CN104550220A - 一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，步骤包括：1)将污染土壤破碎、过筛、调整土壤湿度；2)将上述污染土壤与高吸油树脂在机械混合装置中旋转、翻倒，以使污染土壤与高吸油树脂充分混合接触；3）当污染土壤中的油性化合物含量达到允许值，或高吸油树脂吸油已近饱和时，利用机械筛分装置进行筛分后送至回收贮存罐；4）高吸油树脂脱吸再生并回收利用。本发明的优点是：该方法使油性污染物从土壤中转移到高油性树脂中去，使难以修复的土壤含液相污染物达标；转移到高吸油树脂中的液相油污染物，可以通过蒸馏、冷凝出来，集中回收利用，而不造成二次环境污染；高吸油树脂的消耗量很少，操作成本低。

Description

一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法

技术领域

 本发明涉及液相油性化合物污染土壤的修复方法，特别是一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法。

背景技术

液相油性化合物污染是指脂肪烃、芳香烃、卤代烃等多种油性物质或这类物质混在水中，污染了土壤。在我国随着城乡工、矿企业的发展、石油开采和运输量的增加、交通工具的种类数量的猛增，土壤、水、空气污染日趋加重，雾霾天气呈长态化，水系大面积污染严重。土壤像个大海绵，接着天空中沉降下来的尘埃，吸附着天空中的污染物，吸滤着地上的污水。土壤是一个胶体体系，具有较大的表面能，土壤胶体表面带有电荷，可以吸附分子态和离子态的污染物。

土壤的污染是极难治理的污染。土壤中的污染物进入食物链，直接影响到了人们的健康。土壤的污染物，又直接传递给地下水，进一步加速了污染物的扩散，加大了治理难度。

目前油性液相化合物污染土壤的治理，缺少完美的办法。已有的物理、化学、生物方法，都存在着不足之处。物理方法如焚烧法，造成二次污染；填埋法、换土法，严格说应该不算治理，只是把污染物从表层移到了略深一点，反而会增大了地下水的污染；转移法，人们开发了石灰系，天然材料系如吸油草、纸浆，合成系如聚氨酯等通用吸油材料。但这些材料都存在着吸油倍率小、吸油速度慢、保油力弱、稍一受压，油就会被挤释出来，吸油同时也吸水等弊病。电修复法耗能量大。气相抽吸法，对高沸点污染物排除则困难。化学法如氧化法、超临界萃取法、洗涤法，是分别向土壤中注入氧化剂、或萃取剂、或洗涤剂，这些新加到土壤中的化学成分，很难再从土壤中把它们除净，其实人们期望往土壤中加入的化学品越少越好。生物法则周期长，见效慢。

高吸油树脂是近年来开发成功並用于废油处理的一种新型高分子材料。是一种具有吸收、吸附作用的自溶胀型功能材料。具有吸油倍率高，吸油种类多，不吸水，压力下保油性好的特点，实验证明该树脂可以吸着脂肪烃、芳香烃、卤代烃等多种油性物质，吸着能力受到被吸油种的分子量、极性、粘度等因素影响，吸着氯仿可达17.9倍。国外美国道化学公司、日本三井石化、触媒化学公司、日本三洋工业公司等均有开发研究，国内一些大学、研究所也发表一些论文。吸油树脂即可购买也可自制。粒状固体型树脂使用、回收较为方便，粒径在1.5-5mm较为适宜，小于1.5mm筛分回收时易丢失，大于5mm的粒子易破碎。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，该方法使用吸油树脂从土壤中将微量液相油性污染物转移出来，使土壤含液相油性污染物方面达标，而不造成二次污染，且不在土壤中残留任何添加化合物。

本发明的技术方案：

一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，步骤如下：

1) 污染土壤预处理：将污染土壤破碎、过筛，土壤过筛目数至少为32目，调整土壤湿度，使土壤水分含量为15-18wt%；

2)将预处理后的污染土壤与粒径为1.5-5mm的高吸油树脂在机械混合装置中旋转、翻倒，以使污染土壤与高吸油树脂充分混合接触；

3）当污染土壤中的油性化合物含量达到允许值，或高吸油树脂吸油已近饱和时，停止混合操作，利用机械筛分装置进行筛分将高吸油树脂颗粒从土壤中分离出来，送至回收贮存罐，以便回收高吸油树脂重复使用，如果土壤含油量没达标，继续投入新的高吸油树脂，重复渗混操作直至达标；

4）高吸油树脂脱吸再生： 将从土壤中筛分出来的高吸油树脂，投入蒸馏釜中，通过加热至沸点将树脂中的油性污染物蒸馏出来，进入到冷凝器中被冷凝，流进油性污染物贮槽统一回收。

所述机械混合装置包括枣形混合罐、V形混合机或混凝土搅拌车。

所述机械筛分装置包括园盘形振动筛、槽形振动筛、多层式振动筛或转笼筛。

本发明的优点是：

该方法使油性污染物从土壤中转移到高油性树脂中去，使难以修复的土壤含液相污染物达标；转移到高吸油树脂中的液相油污染物，可以通过蒸馏、冷凝出来，集中回收利用，而不造成二次环境污染；高吸油树脂的消耗量很少，操作成本低。

具体实施方式

实施例：

一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，步骤如下：

1) 污染土壤预处理：将污染土壤破碎、过筛，土壤过筛目数至少为32目，调整土壤湿度，使土壤水分含量为15-18wt%。

破碎、过筛：土壤被破碎的越细，则其颗粒总表面积越大，增大土壤颗粒表面积，以确保土壤颗粒最大限度的与吸油树脂充分接触。土壤过筛目数至少为32目较合适。

调整湿度：土壤含水量是指100克烘干土中含有水分的克数，土壤中水分状况也叫墒情。含水18.5-20%时，土壤湿度过大，易结团。土壤过于干燥时，不利于土壤颗粒与高吸油树脂的吸油转移。水作为一种媒介，在土壤中的作用，可以增大树脂与土壤胶粒的接触，帮助油性物资从土壤中向树脂转移，起到传递作用。与非极性或弱极性的油类化合物相比，具有強亲合力的水分子优先附到土壤颗粒上，並能从土壤中置换、取代已被土壤吸附的油性物资，使之游离出来，转而被吸油树脂吸收。土壤水分含量在15-18%较合适，手捏成团，抛之破碎。

2)将预处理后的污染土壤与粒径为1.5-5mm的高吸油树脂在机械混合装置中旋转、翻倒，以使污染土壤与高吸油树脂充分混合接触。

能进行粉料混参操作的机械混合装置，指的是盛装土壤和高吸油树脂的罐体，能进行旋转、翻倒的类似操作，达到混参的目的，不允许在罐体内有搅拌桨、挤出螺杆类混参结构，防止把土壤挤成团、把树脂挤碎。该装置采用较大的罐体，在旋转、翻转运行过程中，土壤和树脂两种固体料才能在相对运动状态下相互充分接触，才能实现高吸油树脂从土壤中把油性有机污染物吸附出来的目的。本实施例采用混凝土搅拌车。

3）当污染土壤中的油性化合物含量达到允许值，或高吸油树脂吸油已近饱和时，停止混合操作，利用机械筛分装置进行筛分将高吸油树脂颗粒从土壤中分离出来，送至回收贮存罐，以便回收高吸油树脂重复使用，如果土壤含油量没达标，继续投入新的高吸油树脂，重复渗混操作直至达标。

筛分装置：

采用园盘形振动筛。当土壤与高吸油树脂经过充分混合接触以后，高吸油树脂己经把土壤中的油性物质吸附出来达到一定程度，即土壤中的油性物质含量达到允许值，或高吸油树脂吸油已近饱和，则停止混合操作，进行筛分。筛分的目的是从土壤中把高吸油树脂颗粒分离出来。如果土壤含油量没达标，继续投入新的高吸油树脂，重复渗混操作。已经用过的吸附了油性物质的高吸油树脂送至回收贮存罐，累积到一定数后，送至回收工序，回收高吸油树脂以便重复使用。

高吸油树脂贮存罐用于  临时贮存从土壤中分离出来的高吸油树脂，积累到一定数量后，送去高吸油树脂再生装置。

4）高吸油树脂脱吸再生： 将从土壤中筛分出来的高吸油树脂，投入蒸馏釜中，通过加热至沸点将树脂中的油性污染物蒸馏出来，进入到冷凝器中被冷凝，流进油性污染物贮槽统一回收。目的是将高吸油树脂从土壤中吸附的油性物质，提分出来，油性物质统一收集起来可以再废物利用。高吸油树脂则可重复渗混到土壤中继续使用。为实现此目的，一般化工行业使用的蒸馏装置即可完成。

高吸油树脂吸着油性有机物的饱和量能力测定：

为验证高吸油树脂的吸油能力，用电子天平精确称取多份高吸油树脂各5g，分别置于磨口瓶中，在每个磨口瓶中注入有代表性的油性有机物，注入量能把树脂充分浸泡即可。每间隔3小时把树脂取出，用滤纸滚去树脂珠表面附着的油性物质，将树脂精确称重。32小时后实验结束。每个磨口瓶记录的一组时间-树脂重量数据，即是高吸油树脂吸收该种油性有机物的吸油速度，结束实验时的最后一组数据，即是高吸油树脂吸收该有机物的饱和吸收量。吸着能力受到油性物质种类的分子质量、极性、粘度、环境温度等因素影响。在20度室温环境中，苯的饱和吸着倍率为8.15、四氯化碳为9.82-23.98、氯苯为11.32、三氯甲烷为18.01-23.35、二氯甲烷为13.64、硝基苯为10.84、正庚烷为6.43、二甲苯为5.45-15.00、丙酮为0.6-6.21、环己酮为7.67、四氢呋喃7.63、邻苯二甲酸二丁酯为0.49、丙烯腈6.81、甲苯为6.58、丁酮为5.59、十氢萘为0.06、异丙醇为0.09、汽油11.87、煤油11.45、大豆油8.33。 实验证明高吸油树脂的吸着倍率超过任何材料对油的吸着倍率。

吸油倍率计算公式： Q=(m2-m1)/m1

式中：Q：吸油倍率，m1：吸油前树脂总重量，m2：吸油后树脂总重量。

1）高吸油树脂修复土壤实验

土壤取自天津北郊黑褐色农田土。磨碎后过100目筛，称重35.01g，在搅动状态下，喷淋2.6mL纯净水，和土壤拌匀。往土壤中喷淋入7mL甲苯（试剂纯）立即被土壤吸收。称5.40g高吸油树脂，平均粒径4.9mm,和土壤拌匀，树脂从土壤中吸着甲苯，部分甲苯从土壤中转移到树脂中去。水作为一种媒介，增大了树脂与土壤胶粒的接触，帮助甲苯从土壤中向树脂转移。 搅拌7小时以后，将树脂筛出，用滤纸滚干其表面,称重结果显示树脂现重7.45g,增重38.4%。

2）树脂脱吸实验

只有把高吸油树脂的吸着物分离出来，树脂才能多次重复使用。吸着甲苯前树脂质量5.10克，吸着甲苯后树脂质量8.24g，使用无水乙醇400mL，蒸馏1小后，取出树脂，用滤纸滚干树脂表面的附着乙醇，称重树脂 5.34g。脱吸率达92.6%。脱吸率=(吸着甲苯后质量-脱吸甲苯后质量) /(吸着甲苯后树脂质量-树脂吸着甲苯前质量)×100%。

Claims (3)

1.一种利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，其特征在于步骤如下：

1) 污染土壤预处理：将污染土壤破碎、过筛，土壤过筛目数至少为32目，调整土壤湿度，使土壤水分含量为15-18wt%；

2)将预处理后的污染土壤与粒径为1.5-5mm的高吸油树脂在机械混合装置中旋转、翻倒，以使污染土壤与高吸油树脂充分混合接触；

3）当污染土壤中的油性化合物含量达到允许值，或高吸油树脂吸油已近饱和时，停止混合操作，利用机械筛分装置进行筛分将高吸油树脂颗粒从土壤中分离出来，送至回收贮存罐，以便回收高吸油树脂重复使用，如果土壤含油量没达标，继续投入新的高吸油树脂，重复渗混操作直至达标；

4）高吸油树脂脱吸再生： 将从土壤中筛分出来的高吸油树脂，投入蒸馏釜中，通过加热至沸点将树脂中的油性污染物蒸馏出来，进入到冷凝器中被冷凝，流进油性污染物贮槽统一回收。

2.根据权利要求1所述利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，其特征在于：所述机械混合装置包括枣形混合罐、V形混合机或混凝土搅拌车。

3.根据权利要求1所述利用高吸油树脂修复液相油性化合物污染土壤的方法，其特征在于：所述机械筛分装置包括园盘形振动筛、槽形振动筛、多层式振动筛或转笼筛。