超声辅助-表面活性剂清洗重度石油污染土壤

摘要

石油作为一种重要的资源,在被人们不断开采利用的同时,也给土壤环境带来越来越多的污染。石油烃类物质多属于疏水性有机物,在水相中的溶解度较小,能长时间地停留在土壤环境中,既破坏了土壤结构和功能,又成为地表水和地下水的长期污染源。此外,石油类污染物的疏水特性,也严重制约了微生物对其的降解作用和其他修复工作的进行。因此,增加疏水性石油烃类污染物的溶解性,使其从土壤中转移到水相中,是石油污染土壤修复的重要环节之一。
　　 表面活性剂是一类具有两亲性质的特殊物质,能通过胶束的分配作用和改变界面张力显著增加疏水性有机物在水中的溶解度。利用这一性质,使用表面活性剂溶液对石油污染土壤进行清洗处理,已经成为一种有前途修复方式,并受到广泛关注。
　　 本论文的工作主要分为两部分,实验室实验和装置中试试验。实验室实验主要选取了几种阴离子和非离子表面活性剂,对胜利油田重度石油污染土壤进行清洗处理,考察了不同表面活性剂组合比例和浓度、助剂浓度、温度等条件参数对石油烃类污染物去除效果的影响。装置中试试验主要是设计制造一种装置,并进行了一系列对实际修复参数的优化实验,为实际的工程修复奠定了一定的基础。
　　 本论文的主要研究内容及结果归纳如下:
　　 实验表明,在使用常用表面活性剂对污染土壤进行化学热清洗处理时,最优去除率为76.31％,其反应条件是:SDS质量浓度为1.0g／L,TW20质量浓度为1.0g／L,助剂Na2SiO3质量浓度为6g／L,固液比是1g／20 mL,磁力搅拌并75℃水浴加热1h,去除率为76.31％,三次清洗一共去除掉84.77％的石油污染物,使污染土壤中TPH含量从32.16％下降到4.89％。洗涤污水回用实验表明:洗涤污水中仍含有有效清洗成分,对石油烃类污染物仍然具有一定的清洗效果；污水回用既可以降低清洗成本,又可以减少废水排放,降低对环境的污染。
　　 本文还考察了在不同温度下超声和搅拌对石油污染土壤样品的清洗效果,结果显示超声辅助清洗能显著提高清洗效果,原理是基于超声波清洗的空化作用,使液体中压力变化而迅速形成无数微小的真空泡并迅速内爆,瞬间会产生强大的冲激能,破坏石油烃类物质和土壤的结合,使之容易脱附。
　　 中试试验证明,自行设计制造的中试试验装置对石油污染土壤确实有很好的清洗效果,达到对土壤中石油进行脱附并回收的目的。最佳清洗条件为:LAS质量浓度为2.4g／L,TX100质量浓度为0.6g／L,助剂Na2SiO3质量浓度为5g／L,固液比为1 g／20 mL,75℃加热条件下超声30 min,搅拌60 min,去除率为65.80％,使污染土壤中TPH含量从18.59％下降到6.36％,接下来就可以对土壤进行生物修复的工作。
　　 红外光谱分析和紫外可见吸收光谱分析的结果表明,表面活性剂-化学热清洗石油污染土壤样品,对石油烃的四种极性组分均具有一定的清洗效果；该中试试验的清洗效果也已经达到中试试验要求,明显降低了重度石油污染土壤中的石油烃类污染物,验证了本论文建立清洗方法的可靠性及自行设计制造中试试验装置的可行性,为实际的工程修复奠定了一定基础。

目录

文摘

英文文摘

第一章 概述

1.1 石油污染土壤现状

1.1.1 石油污染现状

1.1.2 土壤的石油污染现状

1.2 污染土壤修复的国内外研究进展

1.2.1 物理法

1.2.2 生物法

1.2.3 化学法

1.3 表面活性剂修复

1.3.1 表面活性剂的基本性质

1.3.2 表面活性剂修复的作用与原理

1.3.3 影响表面活性剂修复效果的因素

1.4 研究目的及意义

第二章 常用表面活性剂对石油污染土壤的清洗效果研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 石油污染土壤样品的采集和处理

2.2.3 分析方法

2.2.4 实验方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 土壤的物理化学性质

2.3.2 石油污染土壤样品中总石油烃含量(TPH)测定结果

2.3.3 实验结果

2.4 结论

第三章 超声辅助-表面活性剂清洗重度石油污染土壤装置的中试试验研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 超声辅助.表面活性剂清洗重度石油污染土壤的装置设计与制造

3.3.2 实际修复参数的再优化

3.4 结论

第四章 表面活性剂清沈对石油污染土壤中不同组分石油烃清洗效果的研究

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 红外光谱分析结果

4.3.2 紫外可见吸收光谱分析结果

4.4 结论

第五章 结论

5.1 研究结论

5.2 研究的创新点

5.3 需完善的问题

参考文献

致谢