表面活性剂清洗处理重度石油污染土壤

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石油作为一种重要的资源,在不断被人们开采利用的同时,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,使其从土壤上转移到水相中,是石油污染土壤修复的重要一环。   表面活性剂是具有两亲性质的一类特殊物质,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,成一种有前途修复方式,受到了广泛关注。   本论文主要选取了几种阴离子和非离子表面活性剂,对胜利油田污染土壤进行清洗处理,考察了不同表面活性剂组合和条件参数对石油烃类污染物去除效果的影响。   本论文的主要研究内容及结果归纳如下:   实验证明,在使用常用表面活性剂对污染土壤进行清洗处理时,最优去除率为76.87%,其反应条件是:LAS与TX100质量比8:2的混合表面活性剂,总表面活性剂浓度为3 g/L,助剂硅酸钠加入浓度为5 g/L,固液比为1 g/20 mL,75℃水浴加热条件下搅拌1小时。而三次清洗可去除84.98%的污染物,使土壤中总石油烃含量从20.03%下降到3.01%。清洗分离的出水回用实验表明,含有表面活性剂和助剂的废水仍有一定的石油烃去除能力,当废水回用的比例从30%提高到100%的过程中,去除率一直都能达到55%以上。多次回用实验表明,对清洗废水进行2次回用仍能去除18.8%的石油烃。   使用油田产品或副产物石油磺酸盐类表面活性剂对污染土壤进行清洗的实验表明,最优去除率为73.90%,其反应条件是:PS3#与TX100质量比4:1的组合表面活性剂,总表面活性剂浓度为3 g/L,助剂硅酸钠加入浓度为7.5 g/L,75℃水浴加热条件下搅拌1小时,比LAS与TX100的去除效果稍低。清洗分离的出水回用实验表明,随废水回用比例的不断上升,去除率呈下降趋势,从62.30%下降到40%左右,多次回用实验表明,对清洗废水进行3次回用仍能去除30%以上的石油烃。   极性四组分分析和红外光谱分析的结果表明,使用阴离子-非离子混合表面活性剂对石油污染土壤进行清洗处理,对四种石油烃组分都具有一定的去除效果。但是,表面活性剂对不同石油烃组分的去除效果有一定差异,去除效率基本上遵循饱和烃≈非烃>芳香烃>沥青质的顺序。LAS与TX100、Brij35,3种石油磺酸盐与TW系列表面活性剂、TX100、Brij35组合时的去除效果相对较好。其中,TX100与LAS、PS3#组合时,对含量较高的饱和烃和毒性较强芳香烃组分均能达到75%以上的去除效率。   使用表面活性剂一超声处理去除土壤中石油烃类污染物比单独使用表面活性剂清洗更为有效。本研究还初步设计了使用表面活性剂一超声处理大规模污染土壤的装置,为实际的工程修复奠定了一定基础。
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