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柴油污染土壤热脱附技术

2017-11-13 05:34:46 45 编辑:admin 来源:本站
  近年来,关于柴油污染土壤的研究越来越多,人们除了希望使用的表面活性剂能降低柴油污染的程度,更多地开始关注使用的表面活性剂对土壤的二次污染。目前修复柴油污染土壤的表面活性剂主要有阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及阴 - 非复合表面活性剂。不同的表面活性剂在土壤中具有不同的特性。其中阳离子表面活性剂因土壤带负电荷而易被土壤吸附,大大降低其修复效率,所以采用阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。阴离子表面活性剂溶解性好,易于降解,但容易与土壤中的二价阳离子(Ca2+、Mg2+)发生络合反应,降低了修复的效率。非离子表面活性剂有更强的增容能力,但在土壤上吸附损失较为严重,同样降低了修复的效率。而阴离子 - 非离子复合表面活性剂具有较高的洗脱效率,而且阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的配比能有效的改善土壤对非离子表面活性剂的吸附,但是长期使用仍然会有引入较多污染物,造成土壤二次污染。
  本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足,提供一种能够提高柴油脱附率的同时,又能减少环境污染的新型表面活性剂及其配制方法。
  一、为解决上述技术问题,本发明的解决方案是 :
  提供用于处理柴油污染土壤脱附剂的配制方法,具体包括以下步骤 :
  步骤A :进行正交实验确定最佳实验条件 :取至少9组相同且等量的被柴油污染的土壤,且每组土壤的柴油含量相同,每组土壤用相同且等量的脱附剂进行土壤脱附柴油实验,根据助剂浓度、温度和震荡时间来进行正交实验设计 ;其中,助剂浓度是指实验中加入的助剂在超纯水、助剂和脱附剂的混合溶液中的浓度,温度是指实验中需要被震荡的物质进行震荡操作时的温度,震荡时间是指实验中的震荡时间,脱附剂采用任意一种能用于柴油污染土壤中柴油脱附的脱附剂 ;实验结束后,选出土壤的柴油脱附率最高的一组,将该组的助剂浓度、温度和震荡时间确定为最佳实验条件 ;
  步骤 B :在步骤 A 中确定的最佳实验条件下,并确定至少 3 个比较浓度值,分别进行如下脱附剂对柴油脱附效果的比较实验 :
  a :取至少 6 组相同且等量的被柴油污染的土壤,根据确定的比较浓度值,分别采用溶液浓度为比较浓度值的十二烷基硫酸钠(SDS)、TX-100,进行单一脱附剂的土壤脱附柴油实验,记录各组实验结束后的土壤柴油脱附率 ;
  b :取至少 9 组相同且等量的被柴油污染的土壤,根据确定的比较浓度值,分别采用溶液浓度为比较浓度值的复合型脱附剂,进行土壤脱附柴油实验,其中复合型脱附剂是指 :十二烷基硫酸钠和 TX-100 的质量比为 5 ∶ 5 的复合型脱附剂、十二烷基硫酸钠和皂角苷(Saponin)的质量比为 5 ∶ 5 的复合型脱附剂、TX-100 和皂角苷的质量比为 5 ∶ 5 的复合型脱附剂,并记录各组实验结束后的土壤柴油脱附率 ;
  c :取至少 9 组相同且等量的被柴油污染的土壤,根据确定的比较浓度值,分别采用溶液浓度为比较浓度值的复合型脱附剂,进行土壤脱附柴油实验,其中复合型脱附剂是指 :十二烷基硫酸钠和 TX-100 的质量比为 6 ∶ 4 的复合型脱附剂、十二烷基硫酸钠和皂角苷的质量比为 6 ∶ 4 的复合型脱附剂、TX-100 和皂角苷的质量比为 6 ∶ 4 的复合型脱附剂,并记录各组实验结束后的土壤柴油脱附率 ;
  d :取至少 9 组相同且等量的被柴油污染的土壤,根据确定的比较浓度值,分别采用溶液浓度为比较浓度值的复合型脱附剂,进行土壤脱附柴油实验,其中复合型脱附剂是指 :十二烷基硫酸钠和 TX-100 的质量比为 8 ∶ 2 的复合型脱附剂、十二烷基硫酸钠和皂角苷的质量比为 8 ∶ 2 的复合型脱附剂、TX-100 和皂角苷的质量比为 8 ∶ 2 的复合型脱附剂,并记录各组实验结束后的土壤柴油脱附率 ;
  步骤 C :比较步骤 B 中的各组实验结束后的土壤柴油脱附率,选出土壤的柴油脱附率最高的一组,该组的复合型脱附剂的组成、组成质量比和浓度,即为用于处理柴油污染土壤的新型复合型脱附剂的配制结果 ;
  所述土壤脱附柴油实验的操作步骤包括 :取被柴油污染的土壤、超纯水、助剂和脱附剂加入到塑料离心管中,在台式震荡器中进行震荡,然后在离心机中以 3000r/min 离心10min,弃去液相得到土壤,将土壤放在烘箱中以 70℃烘干 ;称取烘干后的土壤于玻璃离心管中,添加三氯甲烷,使土壤和三氯甲烷的比例为 2g :10mL,在 50℃下以 50KHz 功率的超声萃取 20min,然后以 3000r/min 离心 20min 得到上清液和土壤沉淀,取土壤沉淀再次添加
  三氯甲烷,使土壤沉淀和三氯甲烷的比例为 2g :10mL,在 50℃下以 50KHz 功率的超声萃取20min,然后以 3000r/min 离心 20min 得到上清液和土壤沉淀 ;将两次离心得到的上清液合并于三角瓶中,再在 70℃下水浴加热除去三氯甲烷即得到柴油,将柴油冷却至室温,称量柴油的质量,根据原来被柴油污染的土壤中的柴油含量,计算得到柴油脱附率。
  作为进一步的改进,所述步骤 A 中,采用助剂浓度 1g/L、3g/L、5g/L,温度 50℃、60℃、70℃,震荡时间 40min、50min、60min,进行正交实验设计。 作为进一步的改进,所述步骤 A 中确定的最佳实验条件为助剂浓度为 5g/L,温度为 70℃,震荡时间为 50min。 作为进一步的改进,所述助剂是硅酸钠。 作为进一步的改进,所述步骤 B 中的比较浓度值是 1g/L、3g/L、5g/L。
  提供基于所述的配制方法配制的用于处理柴油污染土壤的新型脱附剂,包括十二烷基硫酸钠,所述用于处理柴油污染土壤的新型脱附剂由十二烷基硫酸钠、皂角苷、硅酸钠和水组成,十二烷基硫酸钠与皂角苷的质量比为 5:5,十二烷基硫酸钠的浓度为 0.5g/L,皂角苷的浓度为 0.5g/L,硅酸钠浓度为 5g/L。
  作为进一步的改进,所述皂角苷的熔点为 193℃,密度为 1.015g/L,易溶于水。
  作为进一步的改进,所述用于处理柴油污染土壤的新型脱附剂密度为 0.88g/mL,临界胶束浓度,即 CMC 为 7.01mM/L。
  二、与现有技术相比,本发明的有益效果是 :
  本发明配制的的新型脱附剂不仅具有范围广、处理效率高、原料广泛而廉价等特点,同时也兼具对环境友好的特点,适用于推广使用。采用该新型脱附剂对柴油污染土壤进行处理,不仅能降低了对土壤的二次污染,而且具有较高的柴油脱附率。

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