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随着现代工农业生产的发展,工业废水不断侵袭农田,氯代溶剂等有机污染物不断进入土壤。由于大部分有机污染物在水中的溶解度很小,而其密度大于水相密度,因此在研究中通称为重质非水相流体(Dense Non-aqueous Phase Liquids,DNAPLs)。DNAPLs在重力作用下通过饱和带会继续向下迁移,对于地下土壤污染带来严重的威胁,并对地下水造成次生污染,对农产品安全构成严重威胁。因此,保持土壤环境安全意义重大。
本论文以DNAPLs为研究对象,应用密度调节法对DNAPLs污染物处理进行室内研究。借助电解质溶液对胶质液体泡沫(Colloidal Liquid Aaphron,CLA)破乳释放出轻质有机溶剂,DNAPLs与之混合溶解,随着轻质有机溶剂在水溶液中不断的上升,使得DNAPLs密度“减小”,使DNAPLs转化为小于水相密度的轻质非水相流体,结合表面活性剂清洗技术,从而去除DNAPLs。通过以三氯乙烯(Trichloroethylene,TCE)模拟DNAPLs污染物,分析TCE在土壤中的吸附状态;表征密度调节剂CLA的性质;探讨电解质溶液对CLA破乳的影响因素及破乳机理;考察流速、土壤粒径等因素对密度调节的影响,建立采用CLA对DNAPLs进行密度调节技术的室内评价。通过研究取得以下结论:
(1)TCE在土壤中的吸附经历四个阶段,其吸附等温线符合线性模型;吸附过程是TCE通过分配作用分配到土壤有机质中;吸附过程中分子间作用力以TCE与土壤有机质间的疏水键力为主。
(2)CLA结构呈现近似球状的紧密排列;CLA表现出非牛顿流体行为,其流变行为符合Herschel-Bulkley模式;CLA表现出剪切稀释特性和触变性。
(3)电解质溶液对CLA破乳能力次序为:三价阳离子>二价阳离子>一价阳离子;确定浓度为0.05mol/L的AlCl3作为破乳剂;确定CLA的最佳相体积比(PVR为20。
(4)密度调节技术优化工艺:采用PVR为20的CLA作为密度调节剂,控制流速为2.5mL/min,输送至污染物区域→采用浓度为0.05mol/L的AlCl3作为破乳剂,控制流速为1.5mL/min,输送至污染物区域与CLA进行破乳反应→采用浓度为0.01mol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液作为清洗液,控制流速为1.5mL/min,对整个污染物区域进行冲洗→采用气相色谱分析排出液,得到DNAPLs的去除率大于80%,达到高效去除DNAPLs污染物的目标,为DNAPLs引起的土壤含水层污染修复技术的应用提供理论依据。