土壤中石油污染物的脫附研究

李宗蔚

摘 要：使用有機溶劑萃取法（OSE），對高濃度石油污染土壤進行修復。經(jīng)過精餾操作，以有效回收原油，建立脫附等溫曲線，得出了石油污染物在土壤-有機溶劑兩相間的遷移規(guī)律。實驗結(jié)果表明，液固比在3∶1到5∶1的情況下時，能夠達到較好的脫附效果。

關(guān) 鍵 詞：石油污染物；脫附；研究

中圖分類號：TE 991 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）03-0517-02

Abstract： Organic solvent extraction （OSE） was used to remediate high concentration of petroleum contaminated soil. First how to effectively recycle oil by distillation operation was discussed， and then stripping isothermal curve was established， finally the migration pattern of oil pollutants between soil and organic solvent was studied. The experimental results show that， when liquid-solid ratio is in the range of 3：1 to 5：1， good stripping effect can be achieved.

Key words： Oil pollutants； Stripping； Research

在油田開采區(qū)域的周圍，無論是對石油資源進行勘探、開采還是存儲的過程中，都極有可能會使周圍的土壤受到石油的污染。通過研究發(fā)現(xiàn)，在油田周邊的土壤當中，含油量一般會達到12 000 mg·kg-1以上，遠遠大于臨界值 500 mg·kg-1 [1]。

當石油污染物與土壤混合到一起之后，相互之間就會發(fā)生很多化學作用。其中最明顯的一個作用就是吸附-脫附作用，這個作用對于污染物在土地中的運送和降解都有著有一定的影響[2，3]。

本文主要調(diào)查了我國油田地區(qū)的石油污染情況，利用有機溶劑，對其中的石油進行萃取，通過精餾操作，來將原油進行回收處理，同時確定了脫附類型。

1 實驗部分

1.1 土壤樣品采集和處理

實驗材料：正己烷、正戊烷、乙酸乙酯（分析純）、被石油污染的土壤等。

1.2 實驗方法

（1）脫附動力學實驗

利用溶劑（一般為乙酸乙酯、正己烷和正戊烷的混合物）在（20±1）℃的溫度下，采取的實驗方法是批實驗法，對所檢驗的土樣進行萃取，做好實驗數(shù)據(jù)記錄。

（2）等溫脫附實驗

實驗步驟：首先要稱取10 g的試樣，然后向樣品中加入80 mL的乙酸乙酯和復合溶劑，設(shè)定的實驗溫度為（20±1）℃，對樣品進行萃取，萃取1h后，抽取上層的清液，運用重量法分析其內(nèi)的含油量，同時測定液固比（體積質(zhì)量比）為 4∶1 和 6∶1下的含油量，重復上述實驗。

2 計算方法

本文主要的計算方法有Herny 線性平衡模型和Freundlich 平衡模型，用以對土壤中的數(shù)據(jù)進行處理。

（1）Herny 線性平衡模型[4]

如果本次實驗的最后結(jié)果是符合線性平衡模型，則可以根據(jù)下式進行計算：

（1）

式中：Cs為固相濃度，kg·kg-1 soil；Ce 為液相平衡濃度， kg·m-3；Kd表示污染物的固液相分配系數(shù)，單位是m3·kg-1。對一系列Cs—Ce 作圖，可以確定分配系數(shù)Kd 。

（2）Freundlich 平衡模型[5]

Freundlich 平衡模型的數(shù)學計算公式見（2）

（2）

式中，常數(shù)是K和n 。通過線性變換可得式（3）

（3）

之后對logCs 和logCe 進行畫圖，以此確定常數(shù)K和n的數(shù)值。

3 結(jié)果與討論

（1）脫附平衡時間Cs=0.0015Ce=1/1.1975

通過設(shè)定液固比為6：1，然后測定了在不同萃取時間下的脫油率。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5分鐘內(nèi)，脫油率逐漸提高，在10 min后，趨于平緩，15～25 min內(nèi)不再變化。由此能夠發(fā)現(xiàn)：在土壤中石油含量，以及在溶劑中石油含量處于一個平衡的狀態(tài)，并且大約有4/5的污染物在5 min之內(nèi)就已經(jīng)脫附，到了20 min時，基本已經(jīng)脫附完成，而實驗時間為30 min左右時，基本已經(jīng)全部完成脫附的過程。

（2）SSR對等溫脫附線的影響

在不同SSR情況下，固液相分配系數(shù)與SSR成正比例的關(guān)系，當SSR從6∶1的比例上升到8∶1的時候，在分配系數(shù)方面出現(xiàn)的變化不是很大。當SSR增加到一定的數(shù)值后，分配系數(shù)才會出現(xiàn)一個恒定的數(shù)值。當大于最大的液固化后，在脫油效果上，也不會有很大的上升。通過實驗，得出當SSR的比例是6∶1的時候，比較合適。不過要考慮后期對于溶劑的回收方面的價格要算在內(nèi)，所以，SSR的比例最好不要大于6∶1，應該維持在3∶1～5∶1這一個數(shù)據(jù)段為最佳。

4 結(jié) 論

本文主要通過實驗驗證了液固比SSR對萃取的影響。試驗結(jié)果表明：土壤中的石油污染物可以在五分鐘之內(nèi)進行脫附，到20 min后即可達到一個脫附平衡，綜合考慮后期溶劑回收成本，最后得出液固比在3∶1到5∶1是最好的。

參考文獻：

[1] 廉景燕，郭敏，李鑫鋼. 靜態(tài)條件下石油污染物在水-土壤體系中的脫附特性[J]. 化工進展，2009（08）：23-36.

[2] 李國玉，馬巍，穆彥虎，李興柏，毛云程. 多年凍土區(qū)石油污染物遷移過程試驗研究[J]. 巖土力學， 2011（51）：67-70.

[3] 胡紅亮，劉國東，余世嬌，李龍國. 石油污染物在濱海潛水層中的遷移預測[J]. 人民黃河， 2011（08）：53-57.

[4] 陳虹，陳穎，全燮，等.土壤-水體系中固/液比對溶解性石油烴吸附的影響[J].環(huán)境科學，2007，28（6）：1295-1299.

[5] 陶雪琴，黨志，盧桂寧.等.污染土壤中多環(huán)芳烴的微生物降解及其機理研究進展[J].礦物巖石地球化學通報，2003，22（4）：356-360.