CN110387245B - 一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法 - Google Patents

一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为20‑25wt%。本发明将微乳液淋洗采集的污染土壤，翻动土壤后堆成堆状，压实，两端插入电极，通电，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤，得到土块在保证修复效果的前提下，有效地降低了二次污染的产生。

Description

一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法。
背景技术
随着社会的飞速发展，人们对石油的开发力度逐渐加大，在石油开采、装卸、运输和加工过程中，由于泄漏和排放等原因引起的土壤环境污染已经成为一个日益严重且备受关注的问题。
柴油是轻质石油产品，为重型汽车、轮船等的燃料动力，是复杂烃类的混合物，具有高生物富集性、高毒性和难以降解等特点，污染土壤后通常成为地下水长期的污染源。柴油污染土壤后短期内不易去除，且在一定程度可使土壤的湿润性发生变化,导致介质持水能力降低，因此对柴油污染土的监测至关重要，而沿海地区又是油品提炼及储存的重要，基地，故沿海土壤石油污染更应引起重视。对比其他污染土探测方法，电阻率法是一种快捷、简便、无损且成本低廉的探测方法。土壤本身组成成分复杂，研究表明，土壤的导电能力受多方面因素的影响，其中水是最重要的的因素，其他因素影响较水小。土壤被柴油污染后，其电阻率会随着柴油含量变化而变化。
发明内容
本发明提供一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其目的在于，提供一种微乳液为淋洗液，可有效洗除土壤中含有的原油污染物，其中含有的表面活性物质浓度很低，且一般具有生物降解性，其在保证修复效果的前提下，有效地降低了二次污染的产生。
本发明提供一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为20-25wt%。
作为本发明进一步的改进，所述蓖麻油的含量为10-40wt%，所述表面活性剂的含量为1-2wt%。
作为本发明进一步的改进，所述非离子表面活性剂选自12-14碳仲醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、支链化10碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、直链的10碳醇聚氧乙烯醚、直链的8碳辛醇聚氧乙烯醚、直链的8碳异辛醇聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在100-400atm的条件下，以200-700m/s的速度剪切混合15-50min，得到一种高电导率的微乳液。
本发明进一步保护一种上述高电导率的微乳液在去除土壤油质污染中的应用。
本发明进一步保护一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将上述一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入电极，通电，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤
作为本发明进一步的改进，所述电极的电场强度为1-5V/cm。
作为本发明进一步的改进，所述电极材料为金属电极，包括铜、银、铂金。
作为本发明进一步的改进，所述高电导率的微乳液的淋洗量为10-30L/m3。
作为本发明进一步的改进，在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率不小于80%。
本发明具有如下有益效果：本发明微乳液为淋洗液，可有效洗除土壤中含有的原油污染物，其中含有的表面活性物质浓度很低，且一般具有生物降解性，其在保证修复效果的前提下，有效地降低了二次污染的产生；微乳液中还含有硫酸钠，提高微乳液的导电性，加入土壤中能明显提高土壤的电导率，土壤在电场作用下，带电离子的存在导致土壤间隙水或者地下水的迁移。由于土壤表面带负电，间隙液离子带正电，在离子黏性剪切力的作用下，电渗方向从阳极向阴极，原油污染物也随着溶液向电极附近迁移，从而达到去除中间部分原油污染物的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测试例1中实施例1-5制备的高电导率的微乳液的电导率对比图；
图2为本发明测试例2中各组土壤修复后柴油去除率的对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为20wt%，所述蓖麻油的含量为10wt%，所述表面活性剂的含量为1wt%。
所述非离子表面活性剂为14碳仲醇聚氧乙烯醚。
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在100atm的条件下，以200m/s的速度剪切混合15min，得到一种高电导率的微乳液。
实施例2
一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为25wt%，所述蓖麻油的含量为40wt%，所述表面活性剂的含量为2wt%。
所述非离子表面活性剂为14碳伯醇聚氧乙烯醚。
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在400atm的条件下，以700m/s的速度剪切混合50min，得到一种高电导率的微乳液。
实施例3
一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为22wt%，所述蓖麻油的含量为25wt%，所述表面活性剂的含量为1.5wt%。
所述非离子表面活性剂为支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚。
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在250atm的条件下，以450m/s的速度剪切混合35min，得到一种高电导率的微乳液。
实施例4
一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为35wt%，所述蓖麻油的含量为5wt%，所述表面活性剂的含量为5wt%。
所述非离子表面活性剂为支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚。
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在250atm的条件下，以450m/s的速度剪切混合35min，得到一种高电导率的微乳液。
实施例5
一种高电导率的微乳液，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为22wt%，所述蓖麻油的含量为25wt%，所述表面活性剂的含量为1.5wt%。
所述非离子表面活性剂为支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚。
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在50atm的条件下，以100m/s的速度剪切混合10min，得到一种高电导率的微乳液。
实施例6
一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例1制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为10L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铜电极，通电，电场强度为1V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为92%。
实施例7
一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例2制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为30L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入银电极，通电，电场强度为5V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为90%。
实施例8
一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例3制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为20L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为95%。
实施例9
一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例4制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为20L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为57%。
实施例10
一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例5制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为20L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为60%。
对比例1
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤除油：在土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为30%。
对比例2
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将实施例3制备的一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，淋洗量为5L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为65%。
对比例3
S1. 土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2. 土壤淋洗：将现有技术中同类淋洗剂淋洗采集的污染土壤，淋洗量为20L/m3，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3. 土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入铂金电极，通电，电场强度为3V/cm，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到的修复后的土壤。在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率为50%。
测试例1
将本发明实施例1-5制得的高电导率的微乳液进行电导率测定，结果见图1。注释：*为与实施例5相比，P<0.05。
由图1可知，本发明实施例1-3制备的高电导率的微乳液的电导率（4.235-4.382s/m）显著高于实施例5（2.582s/m），实施例4中硫酸钠的浓度过高，不能较好的形成微乳液，导致电导率下降；实施例5中剪切速度较低，无法形成微乳液，电导率下降。
测试例2
将本发明实施例6-10和对比例1-3以及采用现有技术中修复后的土壤样品进行柴油去除率测试，结果见图2。注释：*为与现有技术相比，P<0.05。
由图2可知，本发明实施例6-8中采用本发明方法制备的高电导率的微乳液对污染土壤进行淋洗，然后通电去油，其去油效率高，柴油去除率为90-95%，高于采用现有技术去除的效果（42%）。本发明实施例9-10为采用实施例5和实施例6方法制备的微乳液，实施例5中各原料配比与本发明规定不同，实施例6中制备时的压力和剪切速度较低，制得的微乳液性能较差，进行土壤淋洗时使得土壤的电导率不均匀、不高，因此，柴油去除效率较低，仅为57-60%。对比例1中未采用微乳液淋洗，其去除率最低，为30%。对比例2的淋洗量较低，导致土壤电导率不高，去除率仅为65%。对比例3中的淋洗量过大，导致土壤电导率不合适，去除率仅为50%。
与现有技术相比，本发明微乳液为淋洗液，可有效洗除土壤中含有的原油污染物，其中含有的表面活性物质浓度很低，且一般具有生物降解性，其在保证修复效果的前提下，有效地降低了二次污染的产生；微乳液中还含有硫酸钠，提高微乳液的导电性，加入土壤中能明显提高土壤的电导率，土壤在电场作用下，带电离子的存在导致土壤间隙水或者地下水的迁移。由于土壤表面带负电，间隙液离子带正电，在离子黏性剪切力的作用下，电渗方向从阳极向阴极，原油污染物也随着溶液向电极附近迁移，从而达到去除中间部分原油污染物的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高电导率的微乳液，其特征在于，包括蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水；所述表面活性剂为非离子表面活性剂；所述硫酸钠的浓度为20-25wt%；
所述蓖麻油的含量为10-40wt%，所述表面活性剂的含量为1-2wt%；
所述非离子表面活性剂选自12-14碳仲醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、支链化10碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、直链的10碳醇聚氧乙烯醚、直链的8碳辛醇聚氧乙烯醚、直链的8碳异辛醇聚氧乙烯醚或月桂醇聚氧乙烯醚中的一种或几种；
由以下方法制备：将蓖麻油、表面活性剂、硫酸钠和水按比例混匀，在100-400atm的条件下，以200-700m/s的速度剪切混合15-50min，得到一种高电导率的微乳液；
所述微乳液的电导率是4.235-4.382s/m；
所述微乳液用于土壤中油质污染的修复。
2.一种如权利要求1所述高电导率的微乳液在去除土壤油质污染中的应用。
3.一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.土壤采集：采集加油站附近不同深度处的污染土壤混匀，待其风干后粉碎、去杂、过20目筛后混匀，得到土壤粉末；
S2.土壤淋洗：将权利要求1所述一种高电导率的微乳液淋洗采集的污染土壤，翻动土壤后堆成堆状，压实，得到土块；
S3.土壤除油：在步骤S2得到的土块的两端插入电极，通电，结束后拔出电极，除去电极附近土壤，翻动中间土壤，加入土壤营养液，干燥，得到修复后的土壤。
4.根据权利要求3所述一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，所述电极的电场强度为1-5V/cm。
5.根据权利要求3所述一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，所述电极材料为金属电极，包括铜、银、铂金。
6.根据权利要求3所述一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，所述高电导率的微乳液的淋洗量为10-30L/m3。
7.根据权利要求3所述一种基于电导率的柴油污染土壤修复方法，其特征在于，在通电2h以上的条件下，所述柴油去除率不小于80%。
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