CN108441223A - 一种用于石油烃污染土壤修复的淋洗药剂及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物相溶、绿色环保、成本低廉、高效去除石油烃污染土壤中石油烃的淋洗药剂，以及其制备方法和应用。该淋洗药剂主要由生物表面活性剂、钠盐组成，并通过水进行溶解，配制成淋洗药剂，药剂的总浓度为50‑1000g/L。本发明的淋洗药剂用于处理受石油烃污染的土壤，具有很好的去除石油烃的效果，土壤中的石油烃去除率达90‑98％，而且该淋洗药剂具有生物相容性，在土壤中能够生物降解，不会造成对环境的二次污染，在环境修复领域显示出广阔的应用前景。

Description

一种用于石油烃污染土壤修复的淋洗药剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及石油烃污染土壤修复技术领域，具体地说，提供了一种绿色环保的淋洗药剂及其制备方法，以及该淋洗药剂在石油烃污染土壤修复中的应用。
背景技术
土壤圈是人类生存的物质基础，它不仅是植物生产的基地、动物生产的基础、农业的基本生产资料、人类耕作的劳动对象，还与社会经济的发展紧密相关，有着紧密的关系。
在油田开采技术中，俗称的资源耗损包括：落地原油、油泥产生以及原油泄漏，从经济学角度说的耗损就完全导致了在环境学方面的土壤中的石油污染，并进一步导致了土壤生态系统的破坏和失衡。统计数据显示，全球每年的石油总产量已超过36亿t，仅统计在原油的开采阶段出现的常态损耗以及事故性泄漏等原因所造成的损失，就约有800～1000万t石油污染物进入生态环境中。有数据统计显示，我国大型油田的主要工作范围将近20万km2，其覆盖的面积达到了32万km2，约占我国国土面积的3％，其中大约4.8万km2土地的土壤中石油类物质含量可能超过安全值。
石油类污染物质在进入土壤后，会破坏土壤本底的结构，影响土壤的通透性，并且会引起植物根系的腐烂；另一方面石油进入土壤，能够限制土壤中的硝化和脱磷酸作用，继而影响到植物的营养吸收作用。控制土壤污染源，并寻求经济适用的技术来修复污染土壤，是消除土壤污染危害的有效途径。
经过多年研究和工程实践，目前针对石油烃污染土壤的修复方法主要包括物理修复技术、生物修复技术和化学修复技术等。其中，物理修复技术有：换土法、土壤气相抽提法、热熔玻璃化方法等，尽管物理修复技术速度快，但能耗高，还可能造成二次污染，并且物理修复技术不能最终解决污染问题；生物修复技术主要利用植物或微生物对特定的土壤污染物具有降解作用，但是，生物修复技术一般情况下适用于污染程度较小土壤的修复，同时该技术对土壤环境比较敏感，修复周期长，稳定性也不是太佳；化学修复技术包括高级氧化剂氧化、还原剂还原以及化学淋洗，其中土壤淋洗法是目前相对较成熟的处理石油烃污染的一种技术。
土壤淋洗法主要采用表面活性剂或者与水互溶的有机溶剂，提高有机污染物在水相中的溶解度，促进有机物从土壤微粒表面脱附、分离。因此筛选出经济而高效的淋洗试剂是解决化学淋洗修复石油污染土壤的关键技术。
近年来试验所得出的各种阴离子-非离子化学合成的表面活性剂种类较多，同时阴-非离子表面活性剂的复配并加入助剂所配成的多元复配淋洗剂在国内外得到了广泛的应用，如全氟辛基磺酸盐、季铵盐、曲拉通、平平加等。然而这些人工合成的表面活性剂含有环境激素类物质，具有生物毒性，易造成二次污染，同时还需较高的处理温度，增加了操作的难度。
因此，开发出生物相容好、易降解且能够高效去除土壤中石油烃的新型淋洗剂，对于后续土壤的复垦或再利用具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种新型的高效、绿色环保化学淋洗药剂配方、其制备方法及应用，将该淋洗药剂用于处理受石油烃污染的土壤，不仅能够高效去除土壤中的石油烃(去除率最高可达98％)，而且该淋洗药剂具有生物相容性，在土壤中能够生物降解，不会造成对环境的二次污染。
本发明提供一种淋洗药剂，用于石油烃污染土壤修复，该淋洗药剂为溶有生物表面活性剂及钠盐的水溶液，该水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为50-1000g/L。
优选地，所述生物表面活性剂与所述钠盐的重量比为50-200：60-200。
进一步优选地，所述水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为300-500g/L。更进一步优选，所述水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为350-466g/L。
优选地，所述生物表面活性剂可为鼠李糖脂、果糖脂、蔗糖酯、槐糖脂、多粘菌素或茶皂素，也可为其中两种或两种以上的混合物。
优选地，所述钠盐可为硅酸钠、木素钠、碳酸钠、醋酸钠或腐殖酸钠，也可为其中两种或两种以上的混合物。
本发明还提供上述淋洗药剂的制备方法，包括如下步骤：
分别称取所述生物表面活性剂及所述钠盐，将两者共同溶解于水中，并使所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为50-1000g/L。
优选地，所述生物表面活性剂可为鼠李糖脂、果糖脂、蔗糖酯、槐糖脂、多粘菌素或茶皂素，也可为其中两种或两种以上的混合物，并进一步优选为鼠李糖脂和蔗糖酯。
优选地，所述钠盐可为硅酸钠、木素钠、碳酸钠、醋酸钠或腐殖酸钠，也可为其中两种或两种以上的混合物，并进一步优选为腐殖酸钠和木素钠。
优选地，所述生物表面活性剂与所述钠盐的重量比为50-200：60-200。
进一步优选地，所述水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为300-500g/L。更进一步优选，所述水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为350-466g/L。
本发明还请求保护上述淋洗药剂在石油烃污染土壤修复领域的应用。
本发明还提供上述淋洗药剂的应用方法，包括：量取淋洗药剂，并将其加入到受石油烃污染的土壤中，其中淋洗药剂的溶液体积与土壤的质量之间的比例为0.2-10L∶1kg，进行搅拌以脱除土壤中石油烃。
进一步优选，所述淋洗药剂的溶液体积与土壤的质量比为0.5-5L∶1kg。
更进一步优选，所述淋洗药剂的溶液体积与土壤的质量比为0.8-2L∶1kg。
在优选实施方式中，淋洗药剂与土壤混合物进行搅拌的温度和时间是：在5-30℃下搅拌2-6h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的显著优势表现为：提供了一种绿色环保型的化学淋洗药剂，该淋洗药剂能够高效去除土壤中的石油烃污染物，同时该淋洗药剂没有生物毒性，能够在环境中被降解，不会造成二次污染。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明公开了一种生物相溶、绿色环保、成本低廉、高效去除被污染土壤中的石油烃的淋洗药剂，以及其制备方法和应用。该淋洗药剂主要由生物表面活性剂、钠盐组成，通过水进行溶解，配制形成淋洗药剂，药剂的总浓度为50-1000g/L。本发明的淋洗药剂用于处理受石油烃污染的土壤，具有很好的去除石油烃的效果，土壤中的石油烃去除率达90-98％，在环境修复领域显示出广阔的应用前景。
本发明的淋洗药剂的一种典型的实验室制备工艺及应用如下：
分别称取50-200重量份生物表面活性剂及60-200重量份钠盐，将两者加入到水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为50-1000g/L。
量取一定量淋洗药剂，将其加入到受石油烃污染的土壤中，其中淋洗药剂的溶液体积与土壤的质量之间的比例为0.2-10L∶1kg，进行搅拌，例如20℃搅拌3h，以脱除石油烃。进行检测并计算土壤中的石油烃去除率。
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步说明。但是，应该知道，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1：
分别称取100g果糖脂和150g腐殖酸钠，将其加入到500ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为500g/L。
量取0.4L淋洗药剂，将其加入到200g受石油烃污染的土壤中，在20℃下搅拌3h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为95％。
实施例2：
分别称取100g果糖脂和150g碳酸钠，将其加入到500ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为500g/L。
量取0.4L淋洗药剂，将其加入到200g受石油烃污染的土壤中，在20℃下搅拌3h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为93％。
实施例3：
分别称取80g多粘菌素和60g硅酸钠，将其加入到300ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为466g/L。
量取0.2L淋洗药剂，将其加入到250g受石油烃污染的土壤中，在10℃下搅拌4h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为92％。
实施例4：
分别称取80g槐糖脂和60g腐殖酸钠，将其加入到300ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为466g/L。
量取0.2L淋洗药剂，将其加入到250g受石油烃污染的土壤中，在10℃下搅拌4h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为98％。
实施例5：
分别称取120g茶皂素和180g腐殖酸钠，将其加入到1000ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为300g/L。
量取0.5L淋洗药剂，将其加入到400g受石油烃污染的土壤中，在25℃下搅拌4h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为98％。
实施例6：
分别称取150g鼠李糖脂和200g腐殖酸钠，将其加入到1000ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为350g/L。
量取0.8L淋洗药剂，将其加入到500g受石油烃污染的土壤中，在25℃下搅拌4h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为97％。
实施例7：
分别称取10g果糖脂和15g腐殖酸钠，将其加入到50ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为50g/L。
量取30mL淋洗药剂，将其加入到30g受石油烃污染的土壤中，在20℃下搅拌3h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为95％。
实施例8：
分别称取200g果糖脂和300g腐殖酸钠，将其加入到1000ml水中，搅拌直至完全溶解，所配制药剂总浓度为1000g/L。
量取0.8L淋洗药剂，将其加入到500g受石油烃污染的土壤中，在25℃下搅拌3h，以脱除石油烃。之后静置分层，洗涤后土壤脱水。
检测结果显示石油烃脱除率为96％。
从以上实施例可见，本发明的淋洗药剂的石油烃脱除率为92％-98％。并且，由于本发明的淋洗药剂中所含的是生物表面活性剂，因此该淋洗药剂具有生物相容性，在土壤中能够生物降解，不会造成对环境的二次污染。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种淋洗药剂，用于石油烃污染土壤修复，其特征在于，该淋洗药剂为溶有生物表面活性剂及钠盐的水溶液，该水溶液中所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为50-1000g/L。
2.如权利要求1所述的淋洗药剂，其特征在于，所述生物表面活性剂与所述钠盐的重量比为50-200∶60-200。
3.如权利要求1或2所述的淋洗药剂，其特征在于，所述生物表面活性剂选自鼠李糖脂、果糖脂、蔗糖酯、槐糖脂、多粘菌素或茶皂素的一种或多种。
4.如权利要求1或2所述的淋洗药剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为鼠李糖脂和/或蔗糖酯。
5.如权利要求1或2所述的淋洗药剂，其特征在于，所述钠盐选自硅酸钠、木素钠、碳酸钠、醋酸钠或腐殖酸钠的一种或多种。
6.如权利要求1或2所述的淋洗药剂，其特征在于，所述钠盐为腐殖酸钠和/或木素钠。
7.一种权利要求1-6中任一所述的淋洗药剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别称取所述生物表面活性剂及所述钠盐，将两者溶解于同一水溶液中，并使所述生物表面活性剂和所述钠盐的总浓度为50-1000g/L。
8.权利要求1-6中任一所述的淋洗药剂在石油烃污染土壤修复领域的应用。
9.一种权利要求1-6中任一所述的淋洗药剂应用于石油烃污染土壤修复的方法，其特征在于，包括：量取淋洗药剂，并将其加入到受石油烃污染的土壤中，其中淋洗药剂的溶液体积与土壤的质量比为0.2-10L∶1kg，进行搅拌以脱除土壤中的石油烃。
10.如权利要求9所述的淋洗药剂应用于石油烃污染土壤修复的应用方法，其特征在于，所述淋洗药剂与所述土壤的混合物进行搅拌的温度和时间是：在5-30℃下搅拌2-6h。
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