论文部分内容阅读
石油类污染物是环境中常见的一种有机污染物,石油和石油产品的巨大需求和广泛应用,如柴油是目前运输工具中使用最多的燃料之一,在其生产、加工、运输和使用过程中不可避免的进入环境,严重污染了土壤和水体,破坏其生态系统,危及人类健康。土壤有机污染修复中表面活性剂的洗涤应用潜力巨大,效率高、周期短,有望成为土壤和地下水有机污染修复的实用技术。本文以0#柴油为目标污染物,采用表面活性剂比如十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(Tween-80)异位洗脱柴油污染土壤,考察了柴油污染土壤修复效果。本研究采用的土样物理化学性质较稳定。经过测定,该土壤属于粘土质地,粒径分布范围为169—3043nm,水分含量为2.6%,干物质含量为97.6%;土壤pH偏弱碱性,水溶液pH值为8.2,有机质含量低,占干基比重的1.26%。柴油的挥发与土壤粒径和初始柴油浓度有关,挥发曲线可采用二次多项式进行拟合,符合关系方程式w=at2+bt+c,其中w为柴油挥发量占柴油初始含量的百分比,a、b和c为实验常数,t为挥发时间min。柴油萃取实验显示,表面活性剂的浓度和体积受超声条件的影响。实验中选取的超声萃取条件为:超声萃取次数为2次;每次的萃取液用量为20mL,总萃取液用量为40mL;超声功率选择低功率条件,即100w;超声时间为每次15min。表面活性剂洗涤柴油污染土壤实验中,研究了洗涤工艺条件、参数对洗涤效果的影响,主要影响因素为表面活性剂浓度、洗涤时间、液固比、pH值、无机盐助剂Na2SiO3、搅拌强度和温度。研究结果表明,SDS、LAS、TX-100和Tween-80最佳浓度分别为3g/L、4g/L、0.8g/L和0.06g/L;助剂Na2SiO3浓度对阴离子表面活性剂(SDS、LAS)的洗涤基本没有影响,但较高的硅酸钠浓度(大于5g/L)对非离子表面活性剂(TX-100、Tween-80)洗涤有强化作用;在pH>6、搅拌强度为200r/min、液固比为20:1、常温搅拌30min条件下,LAS的洗涤效果显著,柴油去除率可达90%以上。对洗涤效果较好的LAS洗涤滤液进行研究,发现过滤作用可以显著改变滤液浊度。过滤前洗涤液的浊度值高,一般大于2000NTU,过滤后显著降低,可低于100NTU,而滤液中颗粒的电位绝对值在过滤前明显低于过滤之后,过滤对颗粒的带电量有显著的影响。其中,表面活性剂的浓度和pH值对洗涤滤液性质的影响较大,洗涤时间和助剂Na2SiO3浓度的影响次之,搅拌强度和温度的影响效果较小。曝气搅拌实验中,以LAS、TX-100和Tween-80为研究对象,结果显示低浓度表面活性剂洗涤液中产生的气泡对柴油的去除有增强促进作用,碱性溶液和助剂Na2SiO3具有增强泡沫作用。洗涤结果表明,曝气条件下柴油的去除率显著提高,提高程度可以达到2—3倍,洗涤效果显著。随着洗涤时间的增加,LAS和Tween-80洗涤效果大幅提高,最高去除率分别为59.3%和57.8%,而TX-100的洗涤率变化缓慢,最高为58.7%;在单纯搅拌条件下,相应最高的去除率分别为42.5%、31.7%和41%。酸性条件不利于柴油洗脱,而碱性条件可以提高柴油去除率。溶液pH值改变时,曝气对LAS的洗涤效果无影响,与单纯搅拌条件去除率相似,pH值为11时,两者柴油去除率均为60%;曝气对TX-100和Tween-80的影响较大,在pH值为11时达到了最佳,去除率为曝气条件下的52.7%和44.4%,搅拌条件下的37%和33.2%,均有很大的提高。无机盐助剂硅酸钠对三种表面活性剂的影响都较大,在10g/L时LAS的柴油去除率在曝气下可达79.3%,搅拌条件下为70.1%;TX-100在12g/L时柴油去除率达到最大,即曝气下的68.5%和搅拌下的56.1%;Tween-80在15g/L时去除率达到最大,分别是曝气条件下的67.3%和搅拌条件下的53.7%。研究结果表明,表面活性剂具有良好的洗涤效果,洗涤工艺条件对表面活性剂洗涤和曝气搅拌方法有一定程度的影响,气泡在洗涤中具有显著的增强效果,提高了柴油洗涤效率。