超声波净化土壤中石油污染物室内实验研究.pdf

第 4 5 卷 第 4期 2 0 1 6年 4月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V O ] ． 4 5 ．N O ． 4 A p i r 1 ． 2 0 1 6 超声波净化土壤 中石油污染物室 内实验研究 李 宗 蔚 东北石油大学 ， 黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 8 摘 要选取土壤中的含油数量、土与水之比、土壤的类别、以及超声处理的时间和功率等 5 个因素做了 正交实验，反映了之间的相互作用，并分析了其中的各因素，即在土壤中清除石油污染物的效率。而土壤的类 型影响净化效果很明显，从粘土与砂土比较，前者的T P H的清除率比较高。通过研究表明，充分利用超声波技 术去修复石油污染的土壤 ，拥有广泛的发展前景。 关键词 超声波 ；石油污染；土壤 ；研究 中图分 类号 X 1 3 1 _3 文献标识码 A 文章编 号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 6 0 4 0 7 0 8 0 2 Ex pe r i me nt a l Re s e a r c h o n Cl e a ni ng Oi l Con t a mi na t e d S o i l by Ul t r a s o n i c L IZo n g- we i ．No r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y , He i l o n g j i a n g D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ，C h i n a Ab s t r a c t T a k i n g o i l c o n t e n t i n s o i l ， r a t i o o f s o i l a n d wa t e r , s o i l c a t e g o r y , u l t r a s o n i c p r o c e s s i n g t i me a n d p o we r a s fi v e f a c t o r s f o r t h e o r t h o g o n a l e x p e r i me n t ， t h e i n t e r a c t i o n b e t we e n t h e m wa s a n a l y z e d ， an d e ff e c t o f t h e v a r i o u s f a c t o r s o n t h e r e mo v a l e ffi c i e n c y o f o i l p o l l u t a n t s i n t h e s o i l wa s i n v e s t i g a t e d ． T h e r e s u l t s s h o w tha t t h e t y p e o f s o i l c a n a ffe c t t h e p u r i fi c a t i o n e ff e c t o b v i o u s l y ； TP H c l e a r a n c e r a t e o f t h e c l a y i s h i g h e r t h a n t h a t o f s a n d ． Ke y wo r d s Ul t r a s o u n d ； Oi l p o l l u t i o n ； S o i l ； Re s e a r c h 在我国 ，被石油污染 的土壤情况较为严重 ，这 给污染区带来严重威胁 ，即其生态 、作物 ，以及人 类的健康等方面，而对于现在的石油污染土壤的修 复技术 。 ， 又有或多或少的不足， 若用化学的方法 来修复 ，虽在去油 的效果上面 比较好 的，但是所用 的化学试剂的数量很大 ，也存在第二次被污染 的情 况。目 前 ，把超声波技术作为一种优先的、修复的 技术来进行降解， 在利用超声空化的基础上进行的， 由其所存在的机械的效应、热效应，以及化学效应 而降解 ，被降解为 C O 、H 0，有的通过环境 的作用 被降解为一些小分子的化合物 。 这种方法在操作 方面很简单 ，而反应 的条件要求不高 ，而降解的速 度也很快，可以把单一的技术与其他的处理技术结 合使用 。 1 实验部分 1 ． 1 土壤样品采集和处理 实验土样取用 的是没有被石油污染的土壤。这 样的土壤是在风干后 ，再拣去其 中的石块 、动 、植 物等残体成分，这不是土壤的成分，而在研磨后 ， 需要通过 8目筛而处理，即 2 m m的筛子，在此基 础去测出土壤的p H值， 而水与土的质量比是 5 1 ， 采用 电位的方法 、对于土壤质地 ，通过利用 比重计 的方法而进行 ，对于测定有机质的含量 ，是利用重 铬酸钾容量法，即稀释热法而进行， 其结果如表 1 。 表 1 土壤的物理与化学性质 Ta b l e 1 Ph y s i c a l a n d c h e mi c a l p r o p e r t i e s o f s o i l 在 1 号的土壤是粘土 ，在 2号的土壤是砂土。 在 2 号的土壤中，其有机质的数量不多，而在 1 号 的土壤 中，数值相反 ，而这两种土壤都是碱性的土 壤。而在实验 中用的石油污染 的土壤 ，都是利用混 合法而制备的，过程如下 首先称取使得是 4 0 g的 石油 ， 放在大烧杯 中， 接着加进 1 0 0 0 mL的正己烷 ， 经过石油的充分溶解后 ，再给烧杯 中加进 2 0 0 0 g 的土样品，利用玻璃棒去搅拌 ，为了让石油与土壤 混合均匀，最后把其配成浓度是 2 ％的溶液，即被 石油污染 的土样 品。按 照上述的方法 ，把在 1 、2 号中的土样，都配成是含油量不同的溶液，即梯度 为2 ％、4 ％，同时，把制备的样品去对照。 1 ． 2实验设计 我们可 以选 出认为影 响效果 的五个 因素去考 察，即能够给超声波去净化被石油污染的土壤，其 效果受到影响的，对于每个因素，可 以选 出 2个不 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 4 2 l 作者简介 李宗蔚 1 9 9 4 一 ，男 ，河北玉田人 ，研 究方向石油工程。E - m a i l 2 8 4 4 3 8 3 7 8 3 q q ． C O rn 。 第4 5 卷第4期 李宗蔚超声波净化土壤 中石油污染物室内实验研究 同水平的去考察，同时，把土壤的含油数量和土壤 的类别 ； 把土壤 的类型和超声处理的时间进行考察 ， 即其 5 组因素之间的相互的作用，在进行 5 个因素 和 2 个水平之间的交互作用 ，即正交实验。 首先 ，称量 1 5 g的污染土壤 ，放在 1 0 0 mL的 烧杯中，取不同比值的土与水，加进一定量的去离 子水 ，这就制成了被污染土壤 的泥浆 ，最后利用超 声去处理。为了进行超声净化实验 ，需要在一定的 温水浴 中而进行 ，在整个处理过程 中，对于温度要 保持 2 5℃左右。在超声波处理后，是在真空抽滤 系统下而分离的，把泥浆中的油进行乳化为液体和 水。 在过滤后 ， 把半干的土壤移进土壤的广 口瓶里 ， 经过一晚的风干。 对于色谱柱升温的程序是让毛细 管柱温达到初始温度为 7 0℃， 持续 1 m i n ， 在其后， 按照 5 c C ／ m i n的速度升到 1 0 0 o C， 而在进样 口、 检 测器 口的温度为 在分析过程中，固定在 3 2 0 ℃。 2 结果与讨论 经过超声波净化 、 真空抽滤之后 ， 再用 G C MS 的方法去分析、 处理， 即被污染土壤的T P H、 浓度， 其分析的结果如表 2 。而利用超声波去净化石油污 染土壤处理效果 ，利用污染土壤中的 T P H，即浓度 的变化、 百分比而表示的。 在表 2中， 可以分析出， 在不一样的实验条件下，应用超声波去净化土壤， 尤其是被石油污染的效果是不一样的， 其 T P H的清 除率为从 2 3 ． 0 ％～ 7 7 ． 3 ％。 3 结 论 通过超声 波破碎仪进行相关 的实验研究 ，采用 真空抽滤系统，对于样品进行处理，测出超声波净 化石油污染的土壤的清除效率，这为我们今后的相 关研究，提供一定的帮助，同时，也是获得一定的 石油污染土壤的数据。 表 2正交实验结果 Ta bl e 2 Or t ho gona l e x pe r i me nt r e s ul t s 参考文献 [ 1 ] 张建， 史德青，桂召龙， 董健， 祝威， V a l e n t i n a Mu r y g i n a ． 预制床法生物 修 复 胜 利 油 田 含 油 污 泥 的 研 究 f J 】 ．环 境 污 染 与 防 治， 2 0 0 7 1 2 3 6 3 9 ． [ 2] 陈芳艳，付薛红， 唐玉斌，何军． 超声波协同铁粉降解水中 2 ， 4 一 二氯 酚的研究 ． 化学世界， 2 0 0 7 0 7 1 3 1 - 1 3 3 ． [ 3] 贲铁砚， 刘成亮．超声波萃取 G C MS测定土壤中有机磷农药的方 法探讨『 J 1 _ 黑龙江环境通报， 2 0 0 7 0 2 5 3 5 7 ． [ 4] 鲍士旦． 土壤农化分析．北京 中国农业出版社， 2 0 0 8 2 2 3 8 ． [ 5] 周岩梅，刘瑞霞， 汤鸿霄．溶解有机质在土壤及沉积物吸附多环芳烃 类有机污染物过程中的作用研究fJ ] ．环境科学报， 2 0 0 3 ，2 3 2 2 1 6 - 2 2 3 上接 第 7 0 7页 抚顺石化辛 烯共 聚地 暖管专 用料抗氧化 热稳 [ 3 ] 张师 军 ， 乔 金 梁． 聚乙 烯树月 旨 及其 应用[M ] ． 北京 化学 工业出 版 社， 定性满足了下游用户的要求 ，同时达到了国外地暖 2 0 1 1 5 2 5 3 管 同 类 产 品 水 平 。 ； 萎 嘉 三 。。 ‘ 参 考文献 料，2 0 0 2 ， 1 9 1 4 1 - 4 4 ． [ 1 ]洪定一． 塑料工业手册一聚烯烃『 M 】 ．北京 化学工业出版社， 1 9 9 8 [ 6] 利安德巴塞尔推 出新型耐热聚乙烯树脂 [ J ]．国外塑料 ， 2 0 0 9 ， 3 0 0 3 1 2 ． 2 7 3 8 ． [ 2 ]何曼君， 等．高分子物理[ M]． 上海 复旦大学出版社， 1 9 9 0 2 3 ．