CN107497837A - 适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料及其应用，材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质10‑20份、无机盐类物质2‑10份、小分子有机物1‑5份、淀粉类物质2‑10份、增稠剂1‑2份以及去离子水53‑84份，各原料组分的重量份总和为100份；在应用时，将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；将形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。与现有技术相比，本发明材料性质稳定，无毒无害可降解，不会对环境造成污染，节能环保，应用领域广，可用于抑制粉尘、覆盖液滩、阻隔异味、隔离空气。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复治理技术领域，涉及一种适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料及其应用。
背景技术
随着城市化和产业转移进程的加快，我国城市工业企业搬迁或遗留的污染场地数量与日俱增。初步估计，我国各类工业污染场地至少以数十万计。城市污染场地已成为我国许多大中城市土地资源安全再利用的限制因素。场地污染土壤修复的研究和实践已成为我国环境治理领域的重要内容。
据估计，在城市污染场地中潜在的挥发性有机物(VOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)污染场地占到一半左右。因此，如何合理有效地处置挥发/半挥发性有机物污染土壤已成为亟需解决的技术难题。
按土壤修复位置的不同，可以将土壤修复技术分为原位和异位两种，前者不需将土壤挖掘出来而在原地进行污染土壤的修复。上海的土壤类型主要为渍潜型和淋溶-淀积型的水成和半水成土，绝大部分地区土壤的粘粒含量高于16.35％，质地较为粘重，渗透系数一般低于10-5cm/s，因此原位土壤修复技术的应用受到限制。
对污染土壤进行异位修复时，往往会涉及到土壤开挖和运输过程。在针对挥发性有机物污染场地开展开挖和异位修复工作时，由于对污染土壤进行扰动，挥发性有机物易挥发至周围环境从而产生异味，扰民引起控诉，造成居民与施工方矛盾爆发，严重者甚至会危及施工人员的健康安全。此外，挥发性有机物排放到大气中将造成二次污染影响周围环境质量。挥发性有机物污染土壤修复工程施工过程中产生异味扰民和二次污染问题，已成为此类土壤修复工程中影响施工方社会形象以及工程质量的难题。
对于挥发性有机物污染土壤的修复治理，泡沫阻隔技术是一种较为新颖并且很有前景的技术。目前，泡沫阻隔技术主要应用于抑制有害气体的逸散、微尘的处理、危险品处置等化工、消防领域。泡沫的相对密度较小，可漂浮于或附着在污染土壤的表面，形成泡沫覆盖层，使挥发性有机物污染土壤与周围大气环境隔离开来，从而抑制污染气体逸散。
我国在挥发性有机物污染土壤阻隔技术方面的技术文献较少，国内常用技术为搭建临时充气大棚或钢结构大棚等从而对开挖或修复过程中的土壤进行隔离。但钢结构大棚和充气大棚造价都较为昂贵，同时这些构建物占地大无法移动，修复产生的污染气体需要处理，易造成二次污染；此外，挥发性有机物大多有毒有害，在钢结构大棚和充气大棚的封闭空间内聚集，浓度达到一定数值，会对施工人员的身体健康造成潜在威胁，一旦发生泄漏，对周围环境也有着较大的风险。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过泡沫的物理阻隔作用来有效抑制土壤中挥发性有机物向外挥发，减少土壤开挖、转运以及修复施工过程中的二次污染的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，用以解决现有充气大棚或钢结构大棚隔离技术不足的技术问题。
本发明的另一个目的就是提供所述适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质10-20份、无机盐类物质2-10份、小分子有机物1-5份、淀粉类物质2-10份、增稠剂1-2份以及去离子水53-84份，各原料组分的重量份总和为100份。
所述的蛋白类物质为提取自动物皮毛或动物蹄脚的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的相对分子量为500-15000。
所述的无机盐类物质包括硫酸锌、硫酸亚铁或硫酸钠中的一种或几种。
所述的小分子有机物包括十二烷基硫酸钠、蔗糖或十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
所述的淀粉类物质包括玉米淀粉、支链淀粉、马铃薯淀粉或可溶性淀粉中的一种或几种。
所述的增稠剂包括明胶、阿拉伯树胶或黄原胶中的一种或几种。
适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用，所述的泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:2-4。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为18000-20000转/分钟，搅拌时间为2-3分钟。
步骤(3)中所述的泡沫层的厚度为6-8cm。
本发明泡沫阻隔材料在实际应用时，采用去离子水稀释一定比例后，通过搅拌产生泡沫，覆盖在污染土壤上，泡沫适应能力强，可直接覆盖在液体或固体表面，使用过程无需加热加压，使用后，可有效阻隔土壤中的有机物和粉尘进入空气，减少大气污染。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)采用的材料性质稳定，无毒无害可降解，不会对环境造成污染；
2)采用的材料廉价易得，有效降低产品成本；
3)使用过程无需加热加压，节能环保；
4)使用方法操作简单，无需额外仪器设备；
5)本发明泡沫阻隔材料适应能力强，可直接覆盖在液体或固体表面；
6)本发明泡沫阻隔材料应用领域广，可用于抑制粉尘、覆盖液滩、阻隔异味、隔离空气。
附图说明
图1为本发明泡沫阻隔材料的原理示意图；
图中标记说明：
1—致密泡沫层、2—挥发性有机物污染土壤。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
配制泡沫阻隔材料，其中，蛋白类物质17.1％、无机盐类物质8.4％、小分子有机物1.4％、淀粉类物质3.1％、增稠剂1.0％，去离子水69.0％。
其中，蛋白类物质为提取自动物皮毛的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为3000。无机盐类物质为硫酸锌与硫酸亚铁按质量比为1:1混合而成。小分子有机物为十二烷基硫酸钠。淀粉类物质由玉米淀粉、可溶性淀粉及直链淀粉按质量比为1:1:1混合而成。增稠剂为黄原胶。
上述固体组分混合均匀，缓慢加入去离子水，充分溶解，配制成发泡材料。
将配制的泡沫阻隔材料用去离子水稀释，稀释比例为1:4；对稀释后的液体进行高速搅拌，搅拌速度为20000转/分钟，搅拌时间为2分钟，形成均匀细腻的泡沫。
本实施例泡沫阻隔材料的作用原理如图1所示，即在实际使用时，在待处理的挥发性有机物污染土壤2上均匀覆盖上泡沫阻隔材料形成致密泡沫层1，可有效阻隔土壤中的有机物和粉尘进入空气，减少大气污染。具体实例如下：
将200g三氯甲烷含量200.0mg/kg的污染土壤置于容器中，室温下向容器加入产生的泡沫50g，均匀覆盖于污染土壤上，泡沫厚度7.2cm，于通风厨内静置。
1小时后，三氯甲烷极少量进入空气，阻隔率大于99％；3小时后，三氯甲烷少量进入空气，阻隔率大于92％；6h后，三氯甲烷部分进入空气，阻隔率大于82％。
实施例2：
本实施例适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质10份、无机盐类物质2份、小分子有机物1份、淀粉类物质2份、增稠剂1份以及去离子水84份。
其中，蛋白类物质为提取自动物蹄脚的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为500。无机盐类物质为硫酸钠。小分子有机物由蔗糖与十二烷基苯磺酸钠按质量比为3:1混合而成。淀粉类物质由玉米淀粉与马铃薯淀粉按质量比为2:1混合而成。增稠剂由明胶、阿拉伯树胶及黄原胶按质量比为1:2:1混合而成。
本实施例泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:3。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为18000转/分钟，搅拌时间为3分钟。
步骤(3)中泡沫层的厚度为8cm。
实施例3：
本实施例适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质20份、无机盐类物质10份、小分子有机物5份、淀粉类物质10份、增稠剂2份以及去离子水53份。
其中，蛋白类物质为提取自动物蹄脚的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为15000。无机盐类物质为硫酸亚铁。小分子有机物由十二烷基硫酸钠、蔗糖与十二烷基苯磺酸钠按质量比为1:3:1混合而成。淀粉类物质为支链淀粉。增稠剂为由阿拉伯树胶、黄原胶按质量比为3:1混合而成。
本实施例泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:2。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为19000转/分钟，搅拌时间为2分钟。
步骤(3)中泡沫层的厚度为6cm。
实施例4：
本实施例适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质16份、无机盐类物质4份、小分子有机物3份、淀粉类物质8份、增稠剂1.5份以及去离子水67.5份。
其中，蛋白类物质为提取自动物蹄脚的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为12000。无机盐类物质由硫酸锌、硫酸亚铁按质量比为1:1混合而成。小分子有机物由十二烷基硫酸钠与蔗糖按质量比为1:3混合而成。淀粉类物质为玉米淀粉与支链淀粉按质量比为3:1混合而成。增稠剂由阿拉伯树胶、明胶按质量比为2:1混合而成。
本实施例泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:3。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为19500转/分钟，搅拌时间为3分钟。
步骤(3)中泡沫层的厚度为7cm。
实施例5：
本实施例适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质12份、无机盐类物质6份、小分子有机物2份、淀粉类物质5份、增稠剂1份以及去离子水74份。
其中，蛋白类物质为提取自动物皮毛的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为8000。无机盐类物质由硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸钠按质量比为1:1:2混合而成。小分子有机物由十二烷基硫酸钠与蔗糖、十二烷基苯磺酸钠按质量比为1:2:1混合而成。淀粉类物质为玉米淀粉与马铃薯淀粉按质量比为1:1混合而成。增稠剂为阿拉伯树胶。
本实施例泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:4。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为18000转/分钟，搅拌时间为3分钟。
步骤(3)中泡沫层的厚度为8cm。
实施例6：
本实施例适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质14份、无机盐类物质6份、小分子有机物5份、淀粉类物质8份、增稠剂2份以及去离子水65份。
其中，蛋白类物质为提取自动物皮毛的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的平均相对分子量为6000。无机盐类物质为硫酸锌。小分子有机物为蔗糖。淀粉类物质为玉米淀粉与马铃薯淀粉按质量比为1:1混合而成。增稠剂为黄原胶。
本实施例泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:2。
步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为19000转/分钟，搅拌时间为3分钟。
步骤(3)中泡沫层的厚度为6cm。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，该材料由包括以下组分及重量份含量的原料制备而成：蛋白类物质10-20份、无机盐类物质2-10份、小分子有机物1-5份、淀粉类物质2-10份、增稠剂1-2份以及去离子水53-84份，各原料组分的重量份总和为100份。
2.根据权利要求1所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，所述的蛋白类物质为提取自动物皮毛或动物蹄脚的水解动物蛋白，该水解动物蛋白的相对分子量为500-15000。
3.根据权利要求1所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，所述的无机盐类物质包括硫酸锌、硫酸亚铁或硫酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，所述的小分子有机物包括十二烷基硫酸钠、蔗糖或十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，所述的淀粉类物质包括玉米淀粉、支链淀粉、马铃薯淀粉或可溶性淀粉中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，其特征在于，所述的增稠剂包括明胶、阿拉伯树胶或黄原胶中的一种或几种。
7.如权利要求1至6任一项所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用，其特征在于，所述的泡沫阻隔材料在应用时包括以下步骤：
步骤(1)：将泡沫阻隔材料采用去离子水进行稀释，制得混合液体；
步骤(2)：将混合液体进行高速搅拌，形成均匀细腻的泡沫；
步骤(3)：将步骤(2)形成的均匀细腻的泡沫均匀覆盖在待处理的污染土壤上，在待处理的污染土壤的表层形成泡沫层，即可。
8.根据权利要求7所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用，其特征在于，步骤(1)中泡沫阻隔材料与去离子水的稀释质量比为1:2-4。
9.根据权利要求7所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用，其特征在于，步骤(2)中高速搅拌的条件为：控制搅拌速度为18000-20000转/分钟，搅拌时间为2-3分钟。
10.根据权利要求7所述的适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料的应用，其特征在于，步骤(3)中所述的泡沫层的厚度为6-8cm。
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Legal Events
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Effective date of registration: 20200422 Address after: 200062 room 209, building 248, 345 Yunling East Road, Putuo District, Shanghai Applicant after: Shanghai zhitou Environmental Protection Technology Co., Ltd Address before: 200062 Shanghai city Putuo District Yunling Road No. 345 Applicant before: SHANGHAI RESEARCH INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200724 Address after: Room 316, building 248, 345 Yunling East Road, Putuo District, Shanghai 200062 Applicant after: Shanghai Institute of Chemical Engineering Environmental Engineering Co., Ltd Address before: 200062 room 209, building 248, 345 Yunling East Road, Putuo District, Shanghai Applicant before: Shanghai zhitou Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171222 |