高级氧化技术去除植物油中的多环芳烃探究

范玉龙

随着近年来石化产品的使用越来越广泛，以及在加工运输过程中发生的泄露事故等造成土壤中的多环芳烃含量越来越高。由于烃类物质的化学特性，尤其是吸附性较强，导致土壤结块严重，进而造成了一定程度的土壤污染。而且多环芳烃具有很强的致癌性，对人类的生产生活安全造成了较大的威胁。当前解决这一问题主要通过两种方式：一种是对污染物质进行转移，而另一种是对这些污染物质进行降解处理。通过植物油淋洗的方式可以有效的对土壤中的多环芳烃进行去除。但是这种去除并不彻底，只是将这些烃类物质融入到了一种液相介质中。高级氧化技术主要是对于这种介质进行处理。

材料与方法

含多环芳烃植物油。实验中所使用的含有多环芳烃的植物油一种是由人工合成的含有三种具有典型代表的多环芳烃（菲、蒽和荧蒽）的植物油（MO），另一种是对土壤进行实际淋洗的植物油（EO），这种植物油中含有16种多环芳烃。

臭氧氧化处理。对多环芳烃进行臭氧氧化试验主要是在旋转-搅拌系统内进行的。进行臭氧氧化处理时，先往系统内加入1L的MO植物油和1L反相渗透水，形成浓度为50%的油水混合液。然后再向系统内加入臭氧浓度为20mg/L臭氧和氧气的混合气体。这一过程的反应条件设置为：PH=7，t=30℃，通入速率设置为12.5L/h。实验反应的总设置时间设定为2h。

过氧化氢/紫外氧化处理。在实验反应中通过应用紫外反应系统，一般要求系统反应腔的容积在700ml以上，同时紫外发射的光源或者汞金属灯TQ150，其波长要大于190nm。在进行反应时，安装在上部的冷凝控制装置其温度变化應该控制在5℃以内。在反应过程中设定的转速为700r/min，运转30min-60min后停止运行。对氧化后的油水混合液进行静置分离。提取一定量的样品，进行多环芳烃质量的测定。

分析与讨论

臭氧氧化处理。通过对油水混合液进行臭氧氧化处理可以发现在氧化处理过程中，多环芳烃的变化曲线与荧蒽的变化曲线非常相似。这主要是由于在这三种多环芳烃中，荧蒽所占的比例最大。通过本次研究发现，在这三种多环芳烃中，蒽是最容易被氧化的，其完全被氧化只需要40min左右的时间，荧蒽则需要氧化2h以上而且仍然还会有残留，菲的氧化则更加困难，氧化2h以上其残留物仍然达到了35%，不过该种多环芳烃的水溶解度相比较是最高的。由此也证明了对于多环芳烃的氧化降解与其水溶解度并没有直接联系。

在本次实验探究中，主要存在水液相、油液相和氧气臭氧气相三个相态。多环芳烃的水溶性很低，而且疏水性通常很高，所以选择植物油进行溶解是比较好的一种方式。所以当氧气或者臭氧进入到油滴的过程中必须要经历两个阶段，第一阶段是分子先向水的质量中进行转移，而后经历第二阶段从水中转移到植物油中。而又由于植物油中不饱和酸的影响，所以在转移过程中会发生不饱和酸之间的竞争。

过氧化氢/紫外处理。通过比较发现，在对多环芳烃进行紫外或者是其他类型的氧化剂进行处理时，氧化处理的结果相差并不大。但是使用紫外以和过氧化氢（10%）对多环芳烃的处理效率是最高的，在PH=3的环境下，紫外/过氧化氢的处理效率达到了81%。在这一过程中，蒽和荧蒽这两种多环芳烃的处理效率是最高的，菲这种物质则比较难氧化。同时，用紫外线对纯植物油相进行氧化，把氧化结果进行对比发现，其氧化效果低于对油水混合液的氧化效果。由此说明，对于多环芳烃的紫外线氧化应该选择在油水混合液中。

通过本次实验探究，在酸性环境中利用紫外线/过氧化氢对植物油中的多环芳烃进行处理时，效果非常好。而且通过实验验证，在进行氧化处理时，随着氧化时间的不断延长，多环芳烃的残留量明显降低，到第8h时，多环芳烃的去除率达到了77%，不过氧化速率随着时间的延长是在不断降低的。在本次探究实验中，油水混合液中多环芳烃浓度的非常高，与实际生产过程中的含油废水浓度相当。

结论

可以通过臭氧对植物油中的多环芳烃进行氧化处理，在本次实验探究中，臭氧对于蒽和荧蒽的氧化能力相对较强，在对浓度为50%的MO油水混合液进行处理后，多环芳烃的去除率最高能达到95%以上。而在PH=3的环境中，用紫外线和过氧化氢（10%）对MO植物油进行氧化处理的效率是最高的，可以达到81%，在同样的环境下，对于多环芳烃浓度相对较高的EO植物油进行氧化处理时，其去除率能达到76.5%，也具有非常好的氧化效果。

（作者单位：河北玉星食品有限公司）