一種再生有機汙染土壤洗脫液中洗脫劑的方法

2023-10-18 03:19:59 1

專利名稱：一種再生有機汙染土壤洗脫液中洗脫劑的方法
技術領域：
本發明屬於環境保護和化學領域，涉及土壤修復，尤其涉及有機汙染土壤洗脫液的處理方法。
背景技術：
隨著我國《關於持久性有機汙染物(POPs)的斯德哥爾摩公約》的履約以及城市化進程，大量的農藥廠、化工廠關閉或搬遷，在城市周邊遺留的大量汙染場地正面臨著二次開發。這些場地很多涉及高濃度難降解有機汙染，對人居環境安全構成了嚴重的威脅，迫切需要對這些汙染場地的土壤進行修復。增效洗脫修復技術具有快速、高效的特點，在高濃度難揮發性有機汙染場地修復中具有明顯的技術優勢。常用的增效洗脫劑有化學/生物表面活性劑、有機助溶劑和環糊精等。其中曲拉通X-100和鼠李糖脂分別是廣泛使用的化學和生物表面活性劑。土壤增效洗脫按實施方式又可分為原位洗脫和異位洗脫。原位洗脫(又稱原位衝洗)是指在水壓的作用下，將水或含有增效洗脫劑的水溶液引入汙染土層，使汙染物從土壤中分離出來。而溶有汙染物的廢液在下遊通過抽提井抽出，經收集系統收集後再做處理。異位洗脫是將汙染土壤挖掘出來，經一定預處理後與增效洗脫液進行機械混合，汙染物轉移到洗脫液中，再進行泥水分離和洗脫液後處理的過程。增效洗脫用於石油烴化合物、多環芳烴和殺蟲劑等多種有機汙染土壤的修復已得到了廣泛研究及工程應用。洗脫液處理是土壤增效洗脫修復的重要環節，而洗脫液中洗脫劑如表面活性劑的再生回用又可以大大降低技術成本。但目前國內外對於洗脫液的處理特別是表面活性劑的回收利用缺乏有效的技術。總體而言現有的洗脫液處理技術主要包括沉澱/絮凝法、膜分離/濃縮法、空氣吹脫法、溶劑萃取法、生物/化學氧化降解法等。沉澱/絮凝通常向含有洗脫劑和有機/重金屬汙染的洗脫液中加入鹼石灰或氯化鐵等使洗脫劑和汙染物同時沉澱/絮凝後，再對汙泥進行焚燒或填埋處理。對於離子型表面活性劑，通常加入反離子使表面活性劑沉澱。沉澱/絮凝法無法實現汙染物與表面活性劑的分離及表面活性劑的再生。 空氣吹脫是向含有可揮發性汙染物的洗脫液中曝入空氣，使汙染物從水相剝離出來並收集處理的過程。此法針對揮發性有機物有效，可實現洗脫液中表面活性劑的再生，但對於含難揮發性有機物的洗脫液難以取得理想的效果。膜分離/濃縮是利用微濾、超濾、反滲透等手段對大體積的洗脫液進行處理，得到含汙染物及洗脫劑的濃縮液和清潔水，再對濃縮液進行處理或處置。此法可減少最終需要處理的洗脫液的體積，與其他技術聯用可降低處理成本。但膜法仍不能實現洗脫劑與汙染物的分離，達不到藥劑直接回用的目的。溶劑萃取也稱液-液萃取，是利用有機溶劑如正己烷、辛烷等將洗脫液中的汙染物萃取出來，從而實現洗脫劑再生的效果。雖然溶劑萃取法對於難揮發性有機汙染物的洗脫液處理效果較好，但溶劑成本及溶劑再生設備昂貴等因素導致總體處理成本較高。化學氧化法及生物降解往往是通過化學氧化反應或微生物降解過程將表面活性劑和汙染物同時降解去除，因而也無法達到洗脫劑的有效回用。活性炭作為一種高效的吸附劑，在給水及廢水深度處理中得到了廣泛應用。活性炭對有機物的吸附能力跟物質的水溶特性直接相關。對於同時含有難溶有機汙染物及水溶性表面活性劑的洗脫液，可以利用活性炭對二者吸附能力較大差異，將汙染物選擇性吸附去除，從而有效地實現洗脫劑的再生。該方法操作簡單，技術成本相對較低，是一種可規模化應用的技術。

發明內容
本發明的任務是提供一種再生有機汙染土壤洗脫液中洗脫劑的方法，以克服現有有機汙染土壤增效洗脫液處理技術特別是洗脫劑再生技術的不足。實現本發明的技術方案是本發明提供的這種再生有機汙染土壤增效洗脫液中洗脫劑的方法是將土壤增效洗脫修復後的洗脫液與活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脫液中的有機汙染物，洗脫劑保留在水相中，從而實現洗脫劑再生。上述方法中所述的有機汙染土壤的汙染物為疏水有機物，其中所述的疏水有機物是有機氯殺蟲劑、多環芳烴或多氯聯苯。上述方法中所述的洗脫液，可以是經原位洗脫得到的原位洗脫液，也可以是經異位洗脫得到的異位洗脫液。上述方法中所述的洗脫劑可以是生物表面活性劑、化學表面活性劑、有機助溶劑或環糊精，其中所述的生物表面活性劑是鼠李糖脂；所述的化學表面活性劑是曲拉通 X-100、吐溫80或十二烷基磺酸鈉；所述的有機助溶劑是乙醇或聚乙二醇。上述方法中所述的活性炭是顆粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纖維。粉末活性炭粒徑< 100目，顆粒活性炭粒徑為14 50目。上述方法中所述的洗脫液與活性炭混合的方式可以是機械振蕩或攪拌，也可以是用泵壓使洗脫液穿過活性炭吸附柱或吸附罐。本發明將土壤增效洗脫修復後的洗脫液與活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脫液中的有機汙染物，洗脫劑保留在水相中，從而實現洗脫劑再生。其技術原理是利用活性炭對有機汙染物和增效洗脫劑吸附能力的顯著差異，選擇性地吸附去除洗脫液中的汙染物，實現洗脫劑的再生與回用。本發明所提供的方法能有效達到去除有機汙染增效洗脫液中汙染物及再生洗脫劑的目的，顯著削減增效洗脫修復的藥劑和技術成本。該方法所採用的工藝條件成熟、設備簡單、操作方便，且該方法本身具有環境友好、成本低廉等優點，適用於多種有機汙染土壤的增效洗脫液的處理。
具體實施例方式實施例1配製六氯苯濃度為lmg/L、鼠李糖脂濃度為7. 5g/L的混合液，作為模擬六氯苯汙染土壤的鼠李糖脂洗脫液。按10g/L的劑量向上述洗脫液中加入粉末活性炭，30°C恆溫振蕩6h後，離心分離，取上清液分析六氯苯和鼠李糖脂含量。測定六氯苯時，以正己烷為萃取劑，萃取比為1 1，萃取液中的六氯苯用氣相色譜-電子捕獲檢測器測定。鼠李糖脂採用表面張力儀-定量環法測定。結果表明鼠李糖脂溶液中98%以上的HCB可被活性炭吸附去除，對應的鼠李糖脂吸附損失為17%左右。同時考察六氯苯和鼠李糖脂初始濃度分別對活性炭選擇吸附效果的影響。結果表明六氯苯初始含量為1 10mg/L，鼠李糖脂濃度7. 5g/L，粉末活性炭劑量10g/L時，HCB 的去除率在88% 97%之間，而鼠李糖脂損失率為7% 18%。而當鼠李糖脂初始濃度為 3. 3 25g/L，HCB濃度lmg/L，粉末活性炭劑量10g/L時，HCB的去除率在79% 97%之間， 鼠李糖脂損失為7% 19%。綜合以上結果表明採用粉末活性炭選擇吸附工藝能有效地去除鼠李糖脂洗脫液中的六氯苯並實現鼠李糖脂洗脫液的再生。實施例2從武漢某化工廠附近取得六氯苯汙染土壤，經風乾、研磨、過篩，測得六氯苯含量為20.7mg/kg。將購得的鼠李糖脂粉末配製成濃度為25g/L的溶液，按1 10的固液比與土壤混合，於恆溫振蕩器上25°C振蕩48h。離心分離後，將上清液過0.45 μ m醋酸纖維膜(以上過程定義為一次洗脫)。再按10g/L的劑量向加入濾液中粉末活性炭，30°C振蕩6h後，離心分離，得到再生的鼠李糖脂溶液(定義為一次吸附)。分別測定一次吸附前後洗脫液中的六氯苯及鼠李糖脂含量。測定方法同應用實例1。結果表明土壤中六氯苯的洗脫率為 71%，經過粉末活性炭的吸附處理後，鼠李糖脂洗脫液中六氯苯的去除率為89%，鼠李糖脂的吸附損失為5%。因而粉末活性炭對六氯苯汙染土壤鼠李糖脂洗脫液的選擇性吸附效果較理想。同時對經活性炭再生的鼠李糖脂的洗脫性能進行評價。具體方式為另取一份六氯苯汙染土壤，以上述再生的鼠李糖脂溶液作為洗脫液進行洗脫修復(定義為二次洗脫)， 繼而對得到的洗脫液再進行活性炭吸附再生(定義為二次吸附)。再將二次吸附處理後的鼠李糖脂溶液用於洗脫第三份六氯苯汙染土(定義為三次洗脫)。分析每個階段洗脫液中六氯苯及鼠李糖脂含量。結果表明二次和三次洗脫中六氯苯的洗脫率分別為63%和59%， 二次吸附中六氯苯的吸附率為92%，最終鼠李糖脂的損失率不到33%。表明活性炭再生的鼠李糖脂能有效地用於多次洗脫修復。同時考察再生後的鼠李糖脂溶液對同一份土壤重複洗脫的效果。其他操作同上， 只是將一次吸附後的鼠李糖脂溶液再與一次洗脫後的土壤混合，進行重複洗脫。結果表明經過兩次洗脫，土壤中六氯苯的總去除率可達到89%以上，且鼠李糖脂總損失不到25%。 表明再生的鼠李糖脂溶液用於土壤的重複洗脫可有效地提高汙染物總去除率，從而在達到修複目標的前提下不會顯著增加修復成本。實施例3配製六氯苯濃度為lmg/L、曲拉通X_100濃度為6. 5g/L (IOmmo 1/L)的混合液，作為模擬六氯苯汙染土壤的曲拉通X-100洗脫液。按10g/L的劑量向上述洗脫液中加入粒徑在 14 50目之間的顆粒活性炭，30°C恆溫振蕩6h後，離心分離，取上清液分析六氯苯和曲拉通X-100含量。六氯苯經正己烷萃取後以氣相色譜-電子捕獲檢測器測定。曲拉通X-100 利用高效液相色譜-UV檢測器-C18反相色譜柱測定。結果表明顆粒活性炭能去除曲拉通 X-100溶液中95%的六氯苯，同時曲拉通X-100的損失率為17%左右，表明採用顆粒選擇吸附工藝能有效地去除曲拉通X-100洗脫液中的六氯苯並實現曲拉通X-100洗脫液的再生。
權利要求
1.一種再生有機汙染土壤增效洗脫液中洗脫劑的方法，其特徵在於，將土壤增效洗脫修復後的洗脫液與活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脫液中的有機汙染物，洗脫劑保留在水相中，從而實現洗脫劑再生。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的有機汙染土壤的汙染物為疏水有機物。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的疏水有機物是有機氯殺蟲劑、多環芳烴或多氯聯苯。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的洗脫液，可以是經原位洗脫得到的原位洗脫液，也可以是經異位洗脫得到的異位洗脫液。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的洗脫劑可以是生物表面活性劑、化學表面活性劑、有機助溶劑或環糊精。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的生物表面活性劑是鼠李糖脂。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的化學表面活性劑是曲拉通X-100、 吐溫80或十二烷基磺酸鈉。
8.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的有機助溶劑是乙醇或聚乙二醇。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的活性炭是顆粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纖維。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，洗脫液與活性炭的混合方式可以是機械振蕩或攪拌，也可以是用泵壓使洗脫液穿過活性炭吸附柱或吸附罐。
全文摘要
本發明屬於環境保護的有關土壤汙染修復技術領域，涉及一種有機汙染土壤增效洗脫液處理的方法。該方法利用活性炭對有機汙染物和增效洗脫劑吸附能力的差異，將有機汙染土壤洗脫修復後的洗脫液與活性炭混合，選擇性吸附去除洗脫液中的汙染物，從而實現洗脫劑的再生與回用。該方法具有環境友好，操作簡單，成本低廉等優點，是有機汙染土壤增效洗脫液處理和洗脫劑再生的有效方法。
文檔編號C02F101/32GK102211795SQ20111009939
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月20日 優先權日2011年4月20日
發明者萬金忠, 陸曉華 申請人:華中科技大學