目前用于修復(fù)有機(jī)污染土壤的淋洗方法主要是化學(xué)表面活性劑淋洗法。常用的表面活性劑主要是十二烷基硫酸鈉、曲拉通 X-100 等。這些表面活性劑能夠顯著降低溶劑(一般為水)的表面張力和液 - 液界面張力,通過膠束的形成使污染物進(jìn)入內(nèi)核,增加污染物在水中的溶解度。然而大量研究表明,表面活性劑對(duì)有機(jī)污染的洗脫效果受其臨界膠束濃度的影響,當(dāng)使用濃度低于臨界膠束濃度時(shí),對(duì)污染物的增溶作用不大,因此表面活性劑淋洗時(shí)淋洗劑的使用濃度較高。研究還表明土壤對(duì)表面活性劑吸附容量很大,而且吸附后不容易解吸,易導(dǎo)致其在土壤中的大量殘留。由于化學(xué)表面活性劑本身具有一定的生物毒性,部分含氯和雙酚的表面活性劑還具有致畸性、致突變性和致癌性,因此其在土壤中的大量殘留會(huì)引發(fā)修復(fù)后土壤的二次污染問題。此外,現(xiàn)有的土壤淋洗方式主要以柱淋洗和振蕩淋洗為主,淋洗反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間較長,致使修復(fù)周期和修復(fù)成本增加。
本發(fā)明的目的是為了提供一種處理效果好,淋洗反應(yīng)時(shí)間短且不會(huì)引起二次污染的修復(fù)有機(jī)污染土壤的超生波淋洗方法。
一種修復(fù)有機(jī)污染土壤的超生波淋洗方法如下
1.以重量百分比為 1 ~ 4 的磺化硫雜杯 [4] 芳烴水溶液為土壤淋洗液,采用硝酸調(diào)節(jié)淋洗液 pH 值為 3 ~ 4。
2.將土壤淋洗液和有機(jī)污染土壤置于離心管中,控制土壤淋洗液的體積與有機(jī)污染土壤的質(zhì)量的比值為 2.5 ~ 5,土壤淋洗液的體積和有機(jī)污染土壤的質(zhì)量分別以毫升和克計(jì)。
3.將離心管置于超聲波清洗器中,控制溫度為 10℃,頻率為 40 千赫,功率為 250瓦,超聲 15 ~ 20 分鐘。
4.取出離心管,置于離心機(jī)中,在 6000 轉(zhuǎn) / 分鐘速率下離心分離 5 分鐘,倒去上清液。
5.向離心管中加入與土壤淋洗液等體積的水,在室溫下,置于超聲波清洗器中,頻率為 40 千赫,功率為 250 瓦,超聲 5 分鐘 ;然后放入離心機(jī)中,在 6000 轉(zhuǎn) / 分鐘速率下離心分離 5 分鐘,倒去上清液,得到洗凈土壤。
本發(fā)明要求以磺化硫雜杯 [4] 芳烴水溶液為土壤淋洗液,并且調(diào)控土壤淋洗液 pH值為 3 ~ 4,這主要由于所用土壤淋洗液的活性組分為磺化硫雜杯 [4] 芳烴,其對(duì)有機(jī)物的去除主要依靠其分子上沿疏水苯環(huán)空腔通過多個(gè)磺化硫雜杯 [4] 芳烴分子聚集形成疏水環(huán)境實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)污染物分子的包合。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)溶液 pH 值處于強(qiáng)酸性條件時(shí),磺化硫雜杯[4] 芳烴分子下沿的酚羥基不易電離,分子處于中性狀態(tài),隨著溶液 pH 值的升高,磺化硫雜杯 [4] 芳烴分子下沿的酚羥基氫原子逐步離去,分子下沿呈現(xiàn)負(fù)電性,磺化硫雜杯 [4] 芳烴分子間由于靜電作用而發(fā)生相互排斥,這不利于磺化硫雜杯 [4] 芳烴分子的聚集,因而對(duì)有機(jī)污染物的包合能力下降,使得其對(duì)有機(jī)污染物的淋洗去除效果顯著降低,因此土壤淋洗液 pH 值控制在 3 ~ 4 較為適宜。溫度實(shí)結(jié)果表明高溫條件下磺化硫雜杯 [4] 芳烴與有機(jī)污染物分子包合物的穩(wěn)定性降低,不利于對(duì)有機(jī)污染物的淋洗去除,因而控制淋洗溫度為 10℃。淋洗動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明超聲 15 ~ 20 分鐘,對(duì)有機(jī)物的洗脫去除效果基本接近平衡,而采用振蕩淋洗法則需 6 小時(shí)以上才能達(dá)到平衡,因此超聲淋洗大大縮短了淋洗反應(yīng)時(shí)間。由于淋洗后土壤表面會(huì)吸附少量淋洗劑磺化硫雜杯 [4] 芳烴,實(shí)驗(yàn)表明清水清洗能夠達(dá)到較好的去除效果。此外,毒理試驗(yàn)研究表明磺化硫雜杯 [4] 芳烴是一種毒性極低的土壤淋洗劑,少量的殘留不會(huì)引起修復(fù)后土壤的二次污染問題。
本發(fā)明的有益效果
1.本發(fā)明具有淋洗反應(yīng)時(shí)間短、處理效果好的特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明對(duì)土壤中五氯硝基苯的淋洗去除率達(dá)到 81%,而相同淋洗條件下曲拉通 X-100 和十二烷基硫酸鈉對(duì)五氯硝基苯的去除效果分別為 62% 和 25%。
2.本發(fā)明能夠避免因淋洗劑殘留而導(dǎo)致的土壤二次污染問題。