CN102225426A - 一种石油污染土壤的电修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种石油污染土壤的电修复方法，它涉及一种污染土壤的电修复方法。本发明解决了现有石油污染土壤电修复过程中产生二次污染严重及破环原有理化性质的问题。本发明采用电动修复技术与化学修复技术相结合的方法，并引入β-环糊精作为增溶剂进行土壤的电修复。修复后的土壤pH值变化不大，因此对土壤中微生物的影响较小，同时修复后土壤的呼吸释放的CO2量相比修复前的有所下降，很好地保持了土壤的基本理化性质，实现了真正意义上的修复。

Description

一种石油污染土壤的电修复方法
技术领域
本发明涉及一种石油污染土壤的电修复方法。
背景技术
近年来，石油作为当今世界的主要能源在国民经济发展中占有不可或缺的地位，然而，石油的大规模开采、加工及运输常伴随出现泄漏和排放事故，造成大气、水体及土壤等环境污染。其中，土壤是人类生态环境的重要组成部分，是整个生物圈食物链的基础，因此土壤污染会引起极为广泛的影响，危害人类健康。同时，石油中含有很多类似于芳香烃等有毒有害的“三致”物质，能够进入食物链并在动物及人体内积累产生危害。基于石油污染危害的严重性，许多发达国家先后制定了相关的土壤修复计划，探索有效的修复技术，因此如何安全有效的修复石油污染土壤已经成为环境领域的重要课题之一。
目前，石油污染土壤的修复方法可以概括为以下三种，即电动修复、物理化学修复和生物修复。其中，电动修复技术被认为是解决石油污染土壤的有效技术，因为该技术既克服了物理化学修复技术的修复费用高、原位修复应用难等局限性，又克服了生物修复周期较长的缺点。但是单纯采用电动修复技术会消耗大量电能并引起土壤酸化，因此相关研究更倾向于联合技术开发，即将电动修复技术与其他技术进行联合用以去除土壤中的污染物。为了避免二次污染、维持土壤特性，电动修复技术与化学修复技术的结合相比于其它方法而言，更符合原位修复以及实际工程的需要。如今，采用的化学试剂主要包括以SDS、Tween80等常见表面活性剂为增溶剂的解析液，但是都不能摆脱二次污染、破坏土壤理化性质等问题。因此，开发环境友好并且可以生物降解的解析液才是该技术未来的发展方向。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有石油污染土壤电修复过程中产生二次污染严重及破环原有理化性质的问题，本发明提供了一种石油污染土壤的电修复方法。
本发明的一种石油污染土壤的电修复方法，是通过以下步骤实现的：
步骤一、配制解吸液：解吸液的成分为β-环糊精和CaCl2，分别将其配置成水溶液，其中β-环糊精的水溶液浓度为1.5～2g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.005～0.009mol/L，将β-环糊精水溶液和CaCl2水溶液按体积比1∶1混合，控制解吸液的PH值在7.0±0.1；
步骤二、取被石油长期污染的土壤，每克石油污染土壤与0.1～0.3ml解吸液进行混合，然后装入长方体反应器中，并加盖密闭；
步骤三、将两块板状电极插入混匀土壤的两端，用导线将两块电极连接到恒压电源，并接入电流表组成电路，通直流电场进行修复，恒压电源提供总电压为15～25V，每单位距离的石油污染土壤施加的电压为1.5～2.5V，通电时间为5天；
步骤四、每隔一段时间需要开盖并将CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面，再加盖密闭，维持电路中的电流基本恒定在6±0.2mA。
本发明以β-环糊精作为增溶剂，属于一种食品添加剂，本身无毒害作用，β-环糊精具有较强的促进疏水性有机物增溶的能力，而且能够被微生物所降解，因此避免了电修复过程中二次污染的产生。电修复处理后，其阴极采样位置a的最终pH为9.53，阳极采样位置b的最终pH为7.43，与土壤的初始pH相比变化不大，因此对土壤中微生物的影响较小；同时对土壤的呼吸强度进行了监测，结果显示阳极采样位置a的土壤呼吸强度由最初的每克土壤释放2.3mg CO2降低至每克土壤释放2.0mg CO2，阴极采样位置b的土壤呼吸强度由最初的每克土壤释放2.3mg CO2降低至每克土壤释放1.8mg CO2，很好地保持了土壤的基本理化性质，实现了真正意义上的修复。
附图说明
图1是石油污染土壤电修复装置的俯视图。图中1表示直流电源(恒压)，2表示电流表，3表示长方体反应器，4表示石墨电极，a表示距离阳极板1cm处采样位置，b表示距离阴极板1cm处采样位置。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中一种石油污染土壤的电修复方法，通过以下步骤实现：
步骤一、配制解吸液：解吸液的成分为β-环糊精和CaCl2，分别将其配置成水溶液，其中β-环糊精的水溶液浓度为1.5～2g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.005～0.009mol/L，将β-环糊精水溶液和CaCl2水溶液按体积比1∶1混合，控制解吸液的PH值在7.0±0.1；
步骤二、取被石油长期污染的土壤，每克石油污染土壤与0.1～0.3ml解吸液进行混合，然后装入长方体反应器中，并加盖密闭；
步骤三、将两块板状电极插入混匀土壤的两端，用导线将两块电极连接到恒压电源，并接入电流表组成电路，通直流电场进行修复，恒压电源提供总电压为15～25V，每单位距离的石油污染土壤施加的电压为1.5～2.5V，通电时间为5天，石油的迁移速率为5.68mg/d；
步骤四、每隔一段时间需要开盖并将CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面，再加盖密闭，维持电路中的电流基本恒定在6±0.2mA。
其中，石油污染土壤过20目筛后，测定土壤PH为8.38，每克石油污染土壤中石油含量为78.61mg。
本实施方式中长方体反应器为有机玻璃容器，其长为13cm，宽为6cm，高为3cm。
本实施方式中板状电极为石墨电极，其长为6cm，宽为2cm，高为1cm。两块板状电极的间距为10cm。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中β-环糊精的水溶液浓度为1.674g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.007mol/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中每克石油污染土壤与0.2ml解吸液进行混合。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是：步骤三中恒压电源提供的总电压为20V。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是：步骤三中每单位距离的石油污染土壤施加的电压为2V。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：每隔24h需要开盖并将20ml的CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式对石油污染土壤进行试运行处理来验证本发明的效果，具体操作如下：
步骤一、配制解吸液：解吸液的成分为β-环糊精和CaCl2，分别将其配置成水溶液，其中β-环糊精的水溶液浓度为1.674g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.007mol/L，将β-环糊精水溶液和CaCl2水溶液按体积比1∶1混合，控制解吸液的PH值在7.0±0.1；
步骤二、取被石油长期污染的土壤300g，与60ml步骤一中解吸液进行混合，然后装入长方体反应器中，并加盖密闭；
步骤三、将两块板状电极插入混匀土壤的两端，用导线将两块电极连接到恒压电源，并接入电流表组成电路，通直流电场进行修复，恒压电源提供总电压为20V，每单位距离的石油污染土壤施加的电压为2V，通电时间为5天，石油的迁移速率为5.68mg/d；
步骤四、每隔24h需要开盖并将20ml的CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面，再加盖密闭，维持电路中的电流基本恒定在6±0.2mA。
其中，将石油污染土壤过20目筛后，测定土壤PH为8.38，每克石油污染土壤中石油含量为78.61mg。
本实施方式距离采样位置B处石油的去除率可达36.1％，每克土壤的石油含量由78.61mg降至50.26mg。
本实施方式中对土壤的pH值进行了监测，其阴极采样位置a的最终pH为9.53，阳极采样位置b的最终pH为7.43。
本实施方式中对土壤的呼吸强度进行了监测，结果显示阳极采样位置a的土壤呼吸强度由最初的每克土壤释放2.3mg CO2降低至每克土壤释放2.0mgCO2；阴极采样位置b的土壤呼吸强度由最初的每克土壤释放2.3mg CO2降低至每克土壤释放1.8mg CO2。

Claims (7)

1.一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于石油污染土壤的电修复方法通过以下步骤实现：
步骤一、配制解吸液：解吸液的成分为β-环糊精和CaCl2，分别将其配置成水溶液，其中β-环糊精的水溶液浓度为1.5～2g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.005～0.009mol/L，将β-环糊精水溶液和CaCl2水溶液按体积比1∶1混合，控制解吸液的PH值在7.0±0.1；
步骤二、取被石油长期污染的土壤，与步骤一中解吸液进行混合，其中，每克土壤中加入0.1～0.3ml解吸液，然后装入长方体反应器中，并加盖密闭；
步骤三、将两块板状电极插入混匀土壤的两端，用导线将两块电极连接到恒压电源，并接入电流表组成电路，通直流电场进行修复，每单位距离的石油污染土壤施加的电压为1.5～2.5V，通电时间为5天；
步骤四、每隔一段时间需要开盖并将CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面，再加盖密闭，维持电路中的电流基本恒定在6±0.2mA。
2.根据权利要求1所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤一中β-环糊精的水溶液浓度为1.674g/L，CaCl2的水溶液浓度为0.007mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤二中每克石油污染土壤与0.2ml解吸液进行混合。
4.根据权利要求1所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤三中恒压电源提供的总电压为15～25V。
5.根据权利要求1或4所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤三中恒压电源提供的总电压为20V。
6.根据权利要求1所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤三中每单位距离的石油污染土壤施加的电压为2V/cm。
7.根据权利要求1所述的一种石油污染土壤的电修复方法，其特征在于步骤四中每隔24h需要开盖并将20ml的CaCl2水溶液均匀喷洒在石油污染土壤表面。
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