CN103624075A - 用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法。对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大石块和/或建筑垃圾；配制浓度为8-12g/L的阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠水溶液和浓度为8-12g/L的非离子型表面活性剂吐温-80水溶液，并按体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温-80=1:(0.8-1.2)混合；将分离出的石块和/或建筑垃圾投入混合表面活性剂溶液中，投加量0.25-0.5Kg/L；通过震荡或搅拌使石块和/或建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，反应1-3天后分离排出混合表面活性剂溶液。本发明方法简单易行，对设备与能耗需求低，操作方便，能在短时间内达到去除石块和建筑垃圾表面有机氯代硝基苯类污染的目的，易于大规模生产应用。

Description

用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法

技术领域:

本发明属于土壤污染处理技术领域，具体涉及一种用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法。 

背景技术：

土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自净能力，导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变降低农作物的产量和质量，并危害人体健康的现象。污染使土壤生物种群发生变化，直接影响土壤生态系统的结构与功能，导致生产能力退化，并最终对生态安全和人类生命健康构成威胁。因其缓慢性和隐蔽性，被称为“看不见的污染”（陈一冰，林超文，黄晶晶.土壤污染及治理措施[J].西南农业学报，2005,18:239-243）。 

作为一大类常见的土壤污染，土壤有机污染物主要包括有机磷农药、有机氯农药、氨基甲酸酶类、苯氧羧酸类、苯酚、胺类。此外，石油、多环芳烃、多氯联苯、甲烷、有害微生物等，主要通过污水灌溉、农药喷洒、化肥施用、固体废弃物的淋滤以及运输事故进入土壤，对人体影响较大的主要有化学农药、酚、苯并芘与油类等有机化合物。这些有机污染通常被土壤吸附，滞留在土壤中，其中生物难降解的有机质会通过食物链进入人体，这些有毒有害物质在人体内不易分解，经过长期积累会引起内脏机能受损，使肌体的正常生理功能发生失调，造成慢性中毒，影响身体健康（李莉，徐巍.土壤污染对人体健康的影响[J].安徽农业科学，2007，35(10):2983-2984）。 

其中，氯代硝基苯类是一种常见的土壤有机污染物，工业上用作重要的基础有机原料，广泛应用于染料、颜料、医药、农药、橡胶助剂、工程塑料等领域，其衍生产品达上百种，如对硝基苯酚、邻硝基苯胺、对氯苯酚、对氨基二苯胺和2,4-二硝基氯苯等。国外氯代硝基苯类化合物的生产主要集中于著名的化学品生产厂家，如美国杜邦、德国拜耳、英国帝国化学、日本三井东压、住友化学等。20世纪80年代以来发达国家受环保法规的限制，氯代硝基苯类化合物的生产因 环保处理费用昂贵等原因，一些大公司逐步减少甚至停止了氯代硝基苯类化合物以及部分低附加值下游产品(如医药中间体等)的生产，转向亚洲特别是中国和印度采购。这些因素使我国的氯代硝基苯类行业近年来发展迅速，并成为国际市场重要的出口基地。迄今为止，我国氯代硝基苯类化合物年产能已达62.5万吨，占全球总产能的70%以上，成为名副其实的世界第一氯代硝基苯类化合物的生产与供应国(刘永明.骨牌效应连带硝基氯苯行情回落,中国化工报,2009年5月22号)。 

环境中绝大部分的氯代硝基苯类来自氯代硝基苯类生产企业的生产、加工、运输、贮存和土地填埋过程。自然环境中芳胺的氧化以及氮氧化物在高度污染的空气中与氯代芳烃的反应也会产生少量的氯代硝基苯类物质。氯代硝基苯类是一大类典型的具有“三致”效应和遗传毒性的化合物，美国EPA、欧洲共同体(EEC)及我国先后将其列为优先控制的持久性有毒难降解有机物（Stover E L,Kneannon,D F.Biological treatability of specific organic compounds found in chemical industry wastewater[J].JWPCF,1983,55:97-100.）。20世纪90年代以来，陆续报道了一些氯代硝基苯类化合物在生产或使用过程中超标排入附近水体，对当地一些水生生物，如鱼类、高等植物、藻类、发光细菌等造成的急性毒性效应。由于氯代硝基苯类化合物具有难生物降解、脂溶性、诱变致癌等特点，它可通过呼吸、摄食、皮肤接触等途径进入动物和人体内，能够诱发高铁血红蛋白血症、贫血等一系列血液疾病，还能破坏肺、脾、肾、肝的功能，并直接损害神经系统和免疫系统、诱发癌变等（Matsumoto M,Umeda Y,Senoh H,et al.Two-year feed study of carcinogenicity and chronic toxicity of ortho-chloronitrobenzene in rats and mice[J].J Toxicol Sci,2006,31:247-264.）。因此土壤氯代硝基苯类污染对动物和人类具有极大的毒害作用。 

值得注意的是，我国的地质条件相对复杂，地下环境中包含多种物质，除去传统意义的“土壤”之外还有不同大小的矿物质颗粒，甚至大块岩石。特别的，考虑到我国污染场地的不同特征，其地下填埋相常常出现大型实心建筑垃圾（上官微.中国的土壤多样性与土地利用变化.中国地理学会2011年学术年会）。积累在这些大块的，有机质含量少的石块物料表面的污染与常见的土壤污染有很大区别，因为这类污染集中吸附在环境介质的表面，其他治理技术由于针对性较弱， 可能见效较慢，或者费效比较高。 

表面活性剂是一类显著降低溶剂(一般为水)表面张力和液一液界面张力并具有一定结构、亲水亲油特性和特殊吸附性质的物质。表面活性剂由于其特殊的结构和性质，能大大提高难溶有机污染物在水相中的溶解度(即增溶作用)，已经在土壤有机污染洗脱修复中具有很好的应用潜力。国内外有关表面活性剂对难溶有机污染物的增溶作用进行了大量研究（Zhu L Z,Chen B L,Tao S et al.Interactions of organic contaminants with mineral-adsorbed surfactants[J].Environ Sci Technol,2003,37(17):4001-4006.）。表面活性剂在土壤有机污染修复/缓解中具有巨大的应用潜力，特别是表面活性剂针对石块或建筑物料表面污染的增强修复有望成为特殊类型的土壤有机污染修复实用技术。 

但是，当前应用表面活性剂的淋洗修复污染土壤主要集中在利用单一表面活性剂提高难溶有机物的溶解度（增溶作用）、流动性（增流作用）以及生物可给性上，但由于单一表面活性剂用于实际土壤修复存在很多弊端，如土壤中大量存在的Ca²⁺、Mg²⁺离子易造成阴离子表面活性剂在土壤上的沉淀，从而降低其洗脱效率，增加修复成本，同时也对土壤造成二次污染；非离子表面活性剂本身易被土壤颗粒吸附，且一些壬基酚类表面活性剂对土壤和水体的生态环境具有毒性等，这些因素都大大影响了其在实际中的应用。 

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中处理土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染处理特效方法较少的问题，提供一种用阴离子/非离子型混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法。 

本发明的技术方案如下： 

一种用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法，按如下步骤进行： 

(一)对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大的石块和/或建筑垃圾； 

(二)配制阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠水溶液，浓度为8-12g/L； 

(三)配制非离子型表面活性剂吐温-80水溶液，浓度为8-12g/L； 

(四)将两种表面活性剂溶液按照体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温 -80=1:(0.8-1.2)的比例混合； 

(五)将从土壤中分离出的石块和/或建筑垃圾投入到混合表面活性剂溶液中，投加比例视固体密度不同一般为0.25-0.5Kg/L； 

(六)通过震荡或搅拌使石块和/或建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，并充分接触反应1-3天； 

(七)反应结束后，分离排出混合表面活性剂溶液。 

本发明的有益效果： 

石块和建筑垃圾上的污染物都吸附在表面，对修复方法的处理体积要求较高，对修复方法的渗透性要求较低，不需要对环境介质进行体相修复，表相修复即可达到目的，因此，选用表面活性剂淋洗的方法相对经济。混合表面活性剂（一般是阴/非混合表面活性剂）体系具有显著的优于单一表面活性剂的性质，阴-非离子表面活性剂共同使用，阴离子表面活性剂可能大大降低非离子表面活性剂在矿物上的吸附损失；而非离子表面活性剂可能降低阴离子表面活性剂的临界溶解温度，提高抗硬水能力，减少沉淀损失等。以此来促进土壤和地下水中难溶有机物溶解度和流动性的进一步提高，从而提高表面活性剂的使用效率，降低修复成本，尽量减小土壤环境二次污染。本发明的方法简单易行，主体反应在常温常压下即可进行，对设备与能耗的需求很低，操作方便，能在较短时间内达到去除石块和建筑垃圾表面有机氯代硝基苯类污染的目标；此外，该方法所需主要化学试剂皆为常见并廉价的物质，易于大规模生产应用。 

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。 

实施例1： 

选择某地实际氯代硝基苯类污染场地污染土壤，对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大的石块和建筑垃圾。配制2L浓度为8g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液，配制2L浓度为12g/L的吐温-80水溶液，于5L玻璃反应容器中按照体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温-80=1:1的比例混合两种表面活性剂溶液。称取1Kg分离出的石块和建筑垃圾（即0.25Kg/L混合表面活性剂溶液）投入反应容器中，通过搅拌使石块和建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，充分接触反应1天后，静置 反应悬浊液，待石块和建筑垃圾完全下沉至底层后排出上层水溶液。测得石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染去除率为78.2%。 

实施例2： 

选择某地实际氯代硝基苯类污染场地污染土壤，对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大的石块和建筑垃圾。配制2L浓度为12g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液，配制2.4L浓度为8g/L的吐温-80水溶液，于5L玻璃反应容器中按照体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温-80=1:1.2的比例混合两种表面活性剂溶液。称取2.2Kg分离出的石块和建筑垃圾（即0.5Kg/L混合表面活性剂溶液）投入反应容器中，通过搅拌使石块和建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，充分接触反应3天后，静置反应悬浊液，待石块和建筑垃圾完全下沉至底层后排出上层水溶液。测得石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染去除率为59.6%。 

实施例3： 

选择某地实际氯代硝基苯类污染场地污染土壤，对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大的建筑垃圾。配制2L浓度为10g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液，配制1.6L浓度为10g/L的吐温-80水溶液，于5L玻璃反应容器中按照体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温-80=1:0.8的比例混合两种表面活性剂溶液。称取1.44Kg分离出的建筑垃圾（即0.4Kg/L混合表面活性剂溶液）投入反应容器中，通过震荡使建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，充分接触反应2天后，静置反应悬浊液，待建筑垃圾完全下沉至底层后排出上层水溶液。测得建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染去除率为61.8%。 

实施例4： 

选择某地实际氯代硝基苯类污染场地污染土壤（与实施例1相同污染土壤），对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大石块和建筑垃圾。于5L玻璃反应容器中配制4L浓度为12g/L的吐温-80（TW80）水溶液。称取1Kg分离出的石块和建筑垃圾（即0.25Kg/L表面活性剂溶液）投入反应容器中，通过搅拌使石块和建筑垃圾与表面活性剂溶液充分混合，充分接触反应1天后，污染去除率仅为43.1%。 

实施例5： 

选择某地实际氯代硝基苯类污染场地污染土壤（与实施例2相同污染土壤），对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大石块和建筑垃圾。于5L玻璃反应容器中配制4L浓度为12g/L的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）水溶液。称取2Kg分离出的石块和建筑垃圾投入反应容器中（即0.5Kg/L表面活性剂溶液），通过搅拌使石块和建筑垃圾与表面活性剂溶液充分混合，充分接触反应3天后，在单一表面活性剂且相同使用量的情况下，污染去除率仅为39.3%。 

由以上实施例实验结果可看出，用阴/非离子混合表面活性剂处理比用单一表面活性剂处理的效果好。 

本发明并不限于以上具体实施例。 

Claims (1)

1.一种用阴/非离子混合表面活性剂洗脱土壤中石块和建筑垃圾表面氯代硝基苯类污染的方法，其特征在于，按如下步骤进行：

(一)对污染土壤进行物理筛分，分离出体积较大的石块和/或建筑垃圾；

(二)配制阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠水溶液，浓度为8-12g/L；

(三)配制非离子型表面活性剂吐温-80水溶液，浓度为8-12g/L；

(四)将两种表面活性剂溶液按照体积比十二烷基苯磺酸钠:吐温-80=1:(0.8-1.2)的比例混合；

(五)将从土壤中分离出的石块和/或建筑垃圾投入到混合表面活性剂溶液中，投加量为0.25-0.5Kg/L；

(六)通过震荡或搅拌使石块和/或建筑垃圾与混合表面活性剂溶液充分混合，并充分接触反应1-3天；

(七)反应结束后，分离排出混合表面活性剂溶液。