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土壤热脱附回转炉测试方法

2017-10-17 01:21:56 63 编辑:admin 来源:本站
    现已有一些专利涉及到了土壤污染热脱附修复处理方法、系统及设备,但这些专利均涉及的是工程化热脱附系统,不适用于实验室技术测试,如非要应用于实验室技术测试,将存在测试效率低、成本高、加热温度和停留时间控制精度差等缺陷。所以总的来说,土壤热脱附修复技术的研发尚处于起步阶段,关于该技术的应用基础研究仍非常少见,尤其是缺少可靠的作为热脱附技术应用基础的实验室测试系统及测试方法,导致无法为该技术工程化应用提供科学指导。
    本发明的目的是提供一种土壤热脱附回转炉测试系统及测试方法,要解决现有的土壤热脱附技术的应用缺少可靠的实验室测试系统及测试方法的问题。
    一、技术方案 :
    一种土壤热脱附回转炉测试系统,包括载气装置、回转热脱附测试装置和尾气处理装置,其特征在于 :所述载气装置包括氮气瓶、减压阀和进气耐腐蚀导气软管,其中进气耐腐蚀导气软管连接在氮气瓶的出气口上,减压阀设在进气耐腐蚀导气软管上。
    所述回转热脱附测试装置包括有管式回转炉、进气气压阀、流量计和出气气压阀,所述管式回转炉的进气端与流量计法兰连接,流量计又与进气气压阀连通,进气气压阀又通过标准快速接头与载气装置中的进气耐腐蚀导气软管连通,管式回转炉的出气端与出气气压阀法兰连接。
    所述尾气处理装置包括有出气耐腐蚀导气软管、冷凝器、洗气瓶和活性炭吸附器,所述冷凝器的进气口与出气耐腐蚀导气软管连通,出气耐腐蚀导气软管又通过标准快速接头与回转热脱附测试装置中的出气气压阀连通,冷凝器的出气口与洗气瓶的进气口连通,洗气瓶的出气口又通过活性炭吸附器与大气连通。
    所述冷凝器至少有两个并且通过乳胶管串联在一起。 所述洗气瓶至少有两个并且通过玻璃导管串联在一起。 所述氮气瓶的通气速率可为 2ml/min,通气压力范围是 0.1MPa ~ 0.15MPa,氮气瓶中的氮气浓度为 99.9%。
    所述进气耐腐蚀导气软管和出气耐腐蚀导气软管均为 PU 导气软管。
    一种应用上述土壤热脱附回转炉测试系统的测试方法,其特征在于步骤如下。
    步骤一、采集污染土壤的土样,自然风干,去除碎石等杂物,过 20 目筛,确定土样的主要特征,土样的主要特征包括理化性质、污染物种类、污染物含量。
    步骤二、根据步骤一中确定的主要特征来确定若干组测试条件,每组测试条件均包括石英炉管的管内气压、是否需要冷凝水、升温温度、升温时间、恒温温度、恒温时间、冷却温度、冷却时间、回转炉转速。
    步骤三、称取定量的土样,用物料铲将土样放入管式回转炉的石英炉管内,用炉钩将土样推到石英炉管正中间的恒温段位置,然后装好法兰,开启载气,调节土壤热脱附回转炉测试系统,使土壤热脱附回转炉测试系统符合若干组测试条件中的其中一组测试条件。
    步骤四、开始热脱附测试实验,实验过程中,石英炉管以设定转速转动,加热元件均匀分布于管式回转炉中的炉膛的底部,以保证炉内的土样的热脱附效果,热脱附出来的气态污染物经由出气耐腐蚀导气软管进入冷凝器冷凝,冷凝后的气体再进入洗气瓶及活性炭吸附器,最后变为干净的气体随载气排向大气。
    步骤五、加热结束后,继续通载气至土样冷却,然后关闭载气,卸下管式回转炉的出气端与出气气压阀的法兰连接,调整石英炉管倾角,使土样从石英炉管内滑落,将土样收集,检测其污染物含量,并确定污染物热脱附效率。
    步骤六、重复步骤三至步骤五,测试土样在其他组测试条件下的热脱附效率。
    在进行步骤三之前,可测试管式回转炉的密闭性。
    所述步骤三中,定量的土样可为 50 克土样。
    所述步骤三中,石英炉管的管内气压可为 0.02 MPa。
    所述步骤三中,升温温度与升温时间的比值,即升温速率可为 5 ~ 7℃ /min。
    二、有益效果 :
    1、本发明涉及了一种小型的、易于移动的、可快速测定土壤热脱附条件的实验室测试系统,以及一种能够快速、系统的测试污染土壤热脱附条件的测试方法。
    2、本发明适用于挥发性、半挥发性有机物污染土壤热脱附参数测试,能有效快速的测试出污染土壤热脱附条件,可在土壤热脱附技术应用于实际工程之前,获取氮气通气压力、加热速率、炉管转速、加热温度、停留时间和脱附效率等关键工艺设计参数,为土壤热脱附修复技术的实际应用提供科学指导和技术支持,为实际工程提供依据,促进土壤热脱附修复技术的发展。
    3、本发明中的测试系统为实验室规模,它结构简单,安装、调试、更换均方便快捷,系统里的设备可根据实际实验情况方便移动,灵活性高,此外,各单元的连接也很方便,操作简单、方便、易控制,安全高效,运行稳定,应用性强,低成本,低能耗,适用广泛。
    4、本发明中测试方法是根据污染土壤的主要特征来确定测试条件,然后在该测试该条件下测试土壤中污染物热脱附效率。该测试方法简单方便(试验过程简单方便),科学,规范,测试成本低,并且回转炉设备的控温精度高,测试效率高,测试效果好,实验结果准确度高。
    5、本发明应用了“连续氮气→回转加热(石英炉管)→尾气液相吸收”工艺,以高纯氮气为载气,防止污染物在高温下形成二次污染物 ;以石英炉管为加热管,与传统的金属管(多为钢管)相比,具有耐高温(1100℃)、耐酸碱、导热性好、热稳定性好、电绝缘性能好等优点 ;尾气液相吸收与传统尾气燃烧技术相比避免了不完全燃烧、造成二次污染等问题,安全环保。
    6、本发明在使用过程中产生的挥发性污染物被尾气处理装置吸附(从土壤中挥发出来的有机污染物经过冷凝、有机溶剂吸收、活性炭粗纤维吸附等过程进行后续处理,使污染物滞留在尾气处理装置中),可避免造成二次污染。
    三、附图说明
  土壤热脱附回转炉测试系统的结构示意图
    图 1 是土壤热脱附回转炉测试系统的结构示意图。
    附图标记 :1 -氮气瓶、2 -减压阀、3—进气耐腐蚀导气软管、4—标准快速接头、5 -流量计、6 -进气气压阀、7 -管式回转炉、8 -出气耐腐蚀导气软管、9 -出气气压阀、10—冷凝器、11—乳胶管、12—玻璃导管、13—洗气瓶、14—活性炭吸附器。

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