熱強(qiáng)化土壤氣相抽提過程中的污染物去除研究.pdf

1、近年來，由于石油開采、運(yùn)輸和石化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及加油站的大幅度增設(shè)，部分石油烴和芳香烴類物質(zhì)滯留土壤表層和內(nèi)部，土壤有機(jī)污染在我國日趨嚴(yán)峻。作為原位修復(fù)技術(shù)，土壤氣相抽提（Soil Vapor Extraction，SVE）廣泛運(yùn)用于土壤非飽和區(qū)揮發(fā)(VOCs)及部分半揮發(fā)性(SVOCs)有機(jī)污染物的清除。然而，當(dāng)VOCs和SVOCs遭遇慢解吸、慢擴(kuò)散、氣流再次吸附以及常溫下的污染物有限揮發(fā)時(shí)，SVE傳質(zhì)下降而發(fā)生拖尾效應(yīng)。熱強(qiáng)化S

2、VE技術(shù)能夠克服上述傳質(zhì)局限性，顯著改善有機(jī)物去除效率。
　　在熱強(qiáng)化SVE操作中后期，土壤水相以及以NAPL(Non-aqueous Phase Liquid)相存在的VOCs和SVOCs逐漸減少甚至消失，此時(shí)僅存在氣流攜帶的揮發(fā)態(tài)VOCs和SVOCs與土壤固相之間的平衡分配，其傳質(zhì)過程與氣-固分離色譜相似。試驗(yàn)采用土壤柱氣相色譜技術(shù)，以正己烷、正癸烷、正十四烷和甲苯四種典型碳?xì)浠衔餅楣┰囄廴疚铮陨V參數(shù)容量因子k'和拖尾因

3、子Tf分別作為熱脫附速率與效率的量度，探討污染物熱強(qiáng)化SVE脫附過程的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)機(jī)制。結(jié)果表明，當(dāng)溫度高于有機(jī)物沸點(diǎn)時(shí)，此時(shí)為快脫附階段，解吸速率與沸點(diǎn)呈反比例函數(shù)關(guān)系;當(dāng)溫度低于沸點(diǎn)時(shí)，此時(shí)為慢脫附階段，解吸速率與有機(jī)物的辛醇-水分配系數(shù)呈反比例關(guān)系。土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)碳?xì)浠衔锏奈交罨苡酗@著影響。對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量高的土壤，為克服活化能障礙，需要通過升高溫度來實(shí)現(xiàn)。載氣流速的增加則對(duì)慢脫附階段的吸附活化能具有反作用。
　　試

4、驗(yàn)搭建熱強(qiáng)化一維土柱模擬裝置，以正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷為供試污染物，分析溫度、土壤含水量、土壤有機(jī)質(zhì)以及污染物性質(zhì)對(duì)熱強(qiáng)化SVE污染物去除率的影響。結(jié)果表明，加熱溫度越高，有機(jī)物的土壤殘留率越低，當(dāng)溫度增加到180℃時(shí)，絕大部分污染物已去除，繼續(xù)升高溫度污染物去除率變化不明顯。土壤含水量對(duì)有機(jī)污染物的去除效率影響是雙向的，并受溫度控制。有機(jī)物的去除率伴隨著土壤有機(jī)質(zhì)的增加而降低。溫度越高，土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)有機(jī)污染物的去除效率