烃类污染土壤热强化气相抽提技术的脱附动力学

为研究烃类污染土壤热脱附净化效率的影响机制,采用热强化气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)处理烃类污染土壤,探讨了通气速率、抽提气中水蒸气的浓度(gas water content,GWC)、土壤含水量(soil water content,SWC)对热强化SVE处理效率的影响,并采用LDF和Freundlich动力学方程对脱附处理过程进行了拟合。结果表明:在120℃的条件下,以通气速率80 mL·min~(-1)、GWC 15%和SWC 10%为最优处理工艺,气体在土壤空隙中间的传质速率加快,能明显缩短热强化SVE的处理时间;通气速率从40 mL·min~(-1)提高到80 mL·min~(-1)时,处理时间从425 min缩短至350 min;GWC从0%增加到15%时,处理时间从350 min缩短至105 min;GWC从15%增加到25%时,处理时间从105 min延长到240 min;当SWC为10%时,热强化处理时间缩短至290 min;当SWC从10%增加到15%时,处理时间从290 min延长至390 min。通过分析可知,LDF方程适合简单条件下(通气速率)的拟合,当通气速率为80 mL·min~(-1)时,偏差率为4%。Freundlich方程更适合复杂(土-水-气)体系下的拟合,GWC为15%时偏差率为3.8%,SWC为5%时偏差率为2.6%。以上结果可为开展热强化SVE处理烃类污染土壤研究提供参考。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明:在初始浓度为5 000～20 000mg·kg~(-1)时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg~(-1)、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg~(-1)污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg~(-1)。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明:原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

电阻加热条件优化及其对污染土壤中苯并(a)芘的去除

电阻加热(electrical resistance heating, ERH)是处置挥发性、半挥发性有机污染土壤极具应用潜力的技术之一。基于实验室模拟电阻加热和热传导加热(thermal conductive heating, TCH)小试装置,研究了土壤电阻加热的优选条件及其对土壤中苯并(a)芘(benzo(a)pyrene,BaP)去除率的影响以及土壤中BaP在电阻加热和热传导加热过程中的热脱附动力学。结果表明:土壤水分、盐分、电场强度显著影响土壤ERH升温速率与最高加热温度;在ERH最优条件为8 V·cm~(-1)的电场强度下,添加6 mL的0.1%NaCl溶液,每30 min须补水6 mL,最终BaP去除率为51.56%;在ERH过程中温度变化与电流变化基本同步,土壤水分和持温时间是去除土壤中BaP的重要影响因素;BaP在土壤中去除过程符合抛物线扩散模型,说明BaP在土壤中的去除以微孔扩散为主,去除率受加热时间影响大。本实验结果可为电阻加热技术修复BaP污染土壤提供参考。     

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中的应用研究

采用热脱附技术处理实际石油烃污染土壤,考察影响热脱附效率的影响因素,并结合工程实际,初步确定热脱附技术的最优工艺参数.实验结果表明,热脱附技术可有效修复石油烃污染土壤,其中加热温度、停留时间是影响修复效果的关键因素.相同热脱附条件下,石油烃组分相对分子质量越大,饱和蒸气压越低,与土壤有机质结合能力越强,越不易脱附.当加...     

基于超声波-微波耦合效应的石油烃类污染土壤的热脱附规律与参数优化

以邻二甲苯为石油烃类污染物代表,以污染土壤质量的减少量以及冷凝液质量的增加量表征土壤污染物的平均脱附效率,研究了微波-超声波耦合热源处理石油烃类污染土壤的脱附规律。结果表明,在超声波功率恒定(800 W)情况下,增大微波功率(从200 W增到400 W),能显著提升装置内反应温度(从128.3℃增到270.1℃),显示了微波较强的热效应;在微波功率恒定(350 W)情况下,增大超声波功率(从600 W增到1 400 W),对装置升温效果影响不明显(从169.4℃增加到187.9℃),表明了超声波较弱的热效应。超声波/微波耦合热源修复壤土的最优工艺参数为土水比20∶1、超声波功率800 W、微波功率350 W、辐照10 min,相应的最高污染物平均脱附率为77.28%,处理效果优于单热源条件。对于不同的土壤粒径及有机质含量,不同类型土壤的平均脱附率排序为砂土(88.36%)壤土(64.29%)黏土(52.61%);综合考虑土壤介电损耗因子、土壤比热容、土壤通透性影响的结果,土水比最优值设为10∶1;综合考虑土壤颗粒单层吸附/多层吸附作用的结果,土壤污染物浓度最优值为8%(砂土)、4%(壤土、黏土)。     

绝缘油污染土壤微波热脱附的影响因素

为探究绝缘油污染土壤微波热脱附的影响条件,考察了温度、停留时间、土壤含水率、污染物初始浓度和微波功率对土壤中绝缘油去除效果的影响.结果表明,温度和停留时间显著影响土壤中绝缘油的去除率,在400℃、微波处理时间5 min的条件下,土壤中绝缘油的去除率为98.6％.当土壤含水率为5％时,土壤中绝缘油的去除率达到最佳.在微波处理15 min内,土壤中绝缘油的去除率随着绝缘油初始浓度的升高逐渐降低.微波功率越高,土壤中绝缘油的微波热脱附效率越高,综合考虑能耗和去除率,微波功率为1 000 W时较优.绝缘油污染土壤微波热脱附机理研究表明,脂肪烃主要通过蒸汽蒸馏和热解吸两种方式从土壤中脱除.本研究结果可为高浓度绝缘油污染土壤微波热脱附技术应用提供参考.     

添加剂强化热脱附修复菲污染土壤

针对多环芳烃污染土壤热脱附能耗较高的问题，采用K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃等添加剂强化热脱附过程，以降低能耗。通过室内模拟实验研究了热脱附温度、停留时间、添加剂种类与投加量等对菲(Phe)去除效果的影响，分析了热脱附去除过程、能耗以及热脱附后土壤理化性质的变化。结果表明：在100、200℃下停留30 min,投加5.0%(质量分数)的K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃均能显著提高Phe的去除率(p<0.05),效果最好的是K₂CO₃。添加剂投加后土壤导热系数的提高可能是促进热脱附的重要原因。200℃停留30 min时，Phe去除率随K₂CO₃投加量增加呈现先增加后下降趋势，最优投加量为5.0%,此时去除率为85.90%,较无添加剂组提高了11.82百分点。200℃时，投加...     

网络版论文摘要

正胶态微氧气泡强化修复甲苯污染土壤研究郑艳梅王远鹏孙道华(厦门大学化学化工学院,福建厦门361005)通过一维土柱实验研究了胶态微氧气泡(CGAs)强化曝气技术修复甲苯污染土壤的效果,考察了污染物的初始浓度、菌液加入量、CGAs加入量等对甲苯去除效果的影响。结果表明:无CGAs添加的条件下,常规的地下水曝气不能使低浓度的污染物去除,产生拖尾现象,而适量的CGAs和     

天津某复杂有机污染地块原位热脱附修复技术中试研究

针对受到挥发性有机物、农药污染形成的复杂有机污染地块,采用原位热脱附修复技术开展中试试验,研究该技术在低渗透区(以粉质黏土/黏土为主)、污染程度复杂、污染严重条件下的技术有效性,同时研究该技术使用过程中的升温规律及影响半径。结果表明,原位热脱附前期,位于加热井所构成正三角形的中心点的测温井以5℃/d的速率升温,当土壤温度到达95～100℃,进入潜热阶段,此时土壤中水分大量汽化,当升温达到100℃左右时,土壤中毛细水未完全去除,升温进入瓶颈期;综合考虑该地块原位热脱附的影响半径为1.5 m。     

鼠李糖脂对底泥三氯生脱附的影响因素

采用吸附/脱附平衡实验考察了温度对鼠李糖脂作用下三氯生(TCS)在底泥/水中分配的影响,以及鼠李糖脂浓度、泥水比、反应时间、TCS初始浓度对鼠李糖脂脱附底泥中TCS的影响;并通过Box-Behnken响应曲面法(RSM)确定了鼠李糖脂强化脱附底泥中TCS的影响因素排序、最佳脱附条件和调控策略。结果表明,在283~323 K的温度范围内,温度越高,TCS越容易向水相迁移;鼠李糖脂浓度越大、泥水比越低、时间越长、TCS初始浓度越低,越有利于鼠李糖脂脱附TCS。各影响因素作用排序为:泥水比鼠李糖脂浓度pH时间;最佳脱附条件:鼠李糖脂浓度2 996.96 mg·L~(-1)、泥水比10 g·L~(-1)、反应时间30 h及pH 7.9。此时,鼠李糖脂对底泥中TCS的最大脱附率可达90.70%。可为鼠李糖脂生物表面活性剂强化受TCS污染水体的原位修复的可行性提供判据。     

土壤粒径及有机质对多溴二苯醚热脱附的影响

在实验室条件下,研究了土壤粒径与土壤有机质含量对多溴二苯醚(PBDEs)热脱附的影响,以期为PBDEs污染土壤热脱附修复提供理论依据。实验结果表明,300℃停留30 min条件下,粒径为<75、75～125、125～250、250～425和425～850μm的土壤中PBDEs去除率分别为49.53%、73.88%、79.39%、83.56%和87.09%,PBDEs总去除率随粒径的增大而增大,土壤BDE209较BDE206、BDE207和BDE208更易于脱除。此外,温度低于450℃时,H2O2氧化部分去除有机质后土壤中PBDEs的去除率较原土高;表明,土壤有机质可能抑制土壤中PBDEs的热脱附。     

油基岩屑热脱附处理工艺参数优化

为了探究热脱附装置降低能耗的方法,对新疆油田某井油基岩屑热脱附处理工艺参数进行了研究。结果表明:在残渣的含油率≤2%的标准下,当加热温度、停留时间、油基岩屑固相含量这3个关键因素变量分别为350～550℃、35～55 min、60%～90%时,油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率能达到标准要求;在以上条件下,以能耗为考核指标,通过响应曲面法研究发现,单因素变量的交互项均对能耗影响显著;将加热温度由550℃降低至430℃时,停留时间由45 min降至40 min,能耗可节约17.47%,残渣的含油率0.3%;通过调整热脱附工艺参数,可在油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率达标的基础上,实现节能降耗。上述研究结果可为合理设置油基岩屑热脱附装置的运行工艺参数提供参考。     

有机污染黏壤土热脱附后热导率的变化特性

为探究有机污染土壤热脱附后热导率的变化特性,采集了苏州市某原位热脱附修复场地编号为G01、G06和G09的示范区域深度为0～3 m的土壤(系黏壤土),并利用实验室的小型热脱附装置在350℃的条件下对污染土壤试样进行了1h热脱附;对其热脱附前后的粒径分布以及热脱附后的化学组成(矿物质和有机质的质量分数)进行了表征,并用探针式导热仪测试了其热导率.结果表明,在高温热脱附处理过程中,土壤颗粒的团聚作用比破碎作用更强,导致热脱附后土壤粒径增大;当密度、含水率和温度等条件保持一致时,热脱附后土壤的热导率较场地原位测试时无显著变化,平均值在1.4～1.5W·(m·℃)-1;随温度升高或干密度增大,土壤热导率均增大,且干密度对热导率的影响比温度更加显著.此外,3个采样区域的土壤热导率呈现一定的差异,其中,G06区域的热导率最大而G01区域最小,最多相差0.055W·(m·℃)-1,这主要是由不同区域土壤中矿物质(其热导率是有机质的3倍以上)质量分数的变化所致.本研究结果可为实际热修复场地的地层温升预测提供参考.     

搅拌速率和时间对强化混凝去除微污染水中镍(Ⅱ)及有机物的影响

采用静态实验考察了投加高铁酸钾强化混凝的效果,通过控制不同的絮凝搅拌速率、絮凝时间及原水浊度来强化镍(Ⅱ)和有机物的去除。结果表明,絮凝搅拌速度和时间、原水浊度是影响镍(Ⅱ)和有机物的去除效果的重要因素。原水镍(Ⅱ)质量浓度为1 mg·L~(-1)、TOC为10 mg·L~(-1),在一级絮凝搅拌速率为200 r·min~(-1)、时间为2 min,二级絮凝搅拌速率为40 r·min~(-1)、时间为10 min,原水浊度为36.7 NTU时,出水剩余镍为0.018 mg·L~(-1),去除率达到98.2%,TOC去除率为58.8%,浊度去除率为73.8%。出水可满足《生活饮用水卫生标准》的要求。高铁酸钾强化混凝可作为给水厂应对镍污染的一种有效处理措施。     

ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中的蒽

采用尿素水解法制备了CuO-蒙脱土复合材料,XRD和IR表明制备的CuO-蒙脱土复合材料同时存在CuO和蒙脱土两种物质。TEM表明对CuO-蒙脱土复合材料中CuO纳米颗粒的直径为4~5 nm,均匀分散在蒙脱土片层上。使用CuO-蒙脱土作为二氧化氯(ClO_2)氧化的催化剂,研究了ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中蒽的效果。结果表明,土壤中蒽污染物浓度为89.8 mg·kg-1时,最佳条件为25℃、水土比为3、污染土壤初始pH 7、ClO_2用量为1.0 mol·kg-1、CuO-蒙脱土用量为1 g·kg-1、反应时间30 min,此时,土壤中蒽的降解率可达到90%以上。ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中蒽的反应动力学对ClO_2浓度符合一级反应动力学,反应过程中产生活性·OH,提高了蒽降解的效率。     

原地异位建堆热脱附技术和设备在石油污染土壤修复中的应用

利用杰瑞环保科技有限公司自主研发生产的原地异位建堆热脱附设备对新疆某地区506 t石油污染土壤进行了修复处理实验,并在此基础上探讨了原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域应用的相关技术问题。通过温度场模拟,为设备投入及修复堆体的搭建提供了参考数据;通过项目现场温升曲线,分析了升温效率与物料属性的关系。结果表明,含水率越低的物料升温速率越快。此外,通过对设备投入、石油污染土壤修复效果、修复过程运行能耗等方面进行综合分析,评估了原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域的有效性和实用性。本研究可为原地异位建堆热脱附技术在石油污染土壤修复领域的工业化应用提供参考。     

改性剂协同热脱附多环芳烃污染土壤效率提升研究

通过对多环芳烃(PAHs)污染土壤的异位热脱附实验，探究了碱基类(Ca(OH)₂、CaO、NaOH)、氧化类(过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过碳酸钠)和其他类(FeCl₃、CuCl₂、颗粒活性炭)改性剂对PAHs热脱附效率的提升作用，优选最佳改性剂及配比。3类改性剂的优选结果为2.0%(质量分数，下同)Ca(OH)₂、5.0%过氧化苯甲酰和5.0%FeCl₃。添加2.0%Ca(OH)₂在300℃下脱附10 min、添加5.0%过氧化苯甲酰在200℃下脱附60 min或添加5.0%的FeCl₃在150℃下脱附60 min均可使各PAHs组分残留量达到《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/T 811—2011)的修复标准。添加2.0%Ca(OH)₂对土壤PAHs热脱附去除效果最好，300℃下PAHs热脱附去除率最高，可达96.31%,而5.0%过氧化苯甲酰对PAHs热脱附去除率提升更明显。     

Cr(Ⅵ)在Mg-Al型类水滑石上的脱附性能研究

研究了Cr(Ⅵ)在带结构正电荷的Mg-Al型类水滑石(HTlc)上的脱附性质,考察了多种脱附剂的脱附性能,研究了脱附剂种类、浓度、pH值和脱附时间等因素的影响。实验表明,脱附平衡时间比吸附平衡时间稍长,不同的脱附剂脱附效果不一样,对同一种脱附剂来说,随着脱附剂浓度的增大,脱附量增大;随着pH值的升高,脱附量总体呈上升趋势。     

新型二级逆流吸附工艺处理模拟含碘放射性废水

为解决除碘吸附剂吸附效率较低的问题,开发出排除吸附剂脱附干扰的新型二级逆流吸附工艺。采用烧杯实验考察吸附剂对自来水中I~-的吸附特性,初始I~-浓度为2.00 mg·L~(-1),90 min达到吸附平衡,且较好符合Langmuir吸附等温式。这种吸附剂吸附I~-后会发生显著的脱附。基于吸附剂的特性和Langmuir吸附等温式,设计出新型二级逆流吸附工艺,并提出该工艺的计算模型,用于预测该工艺出水I~-的浓度。结果表明,该工艺能有效提高模拟放射性废水中I~-的去除效率,其出水I~-的平均浓度为0.150 mg·L~(-1),去除率达到92.5%。计算出水I~-浓度为0.124 mg·L~(-1),去除率为93.8%,实测值与模型计算值接近。与常规单级吸附工艺相比,在相同的吸附剂投加量下,I~-去除率由78.0%提高至92.5%。