現已有一些專利涉及到了土壤污染熱脫附修復處理方法、系統及設備,但這些專利均涉及的是工程化熱脫附系統,不適用于實驗室技術測試,如非要應用于實驗室技術測試,將存在測試效率低、成本高、加熱溫度和停留時間控制精度差等缺陷。所以總的來說,土壤熱脫附修復技術的研發(fā)尚處于起步階段,關于該技術的應用基礎研究仍非常少見,尤其是缺少可靠的作為熱脫附技術應用基礎的實驗室測試系統及測試方法,導致無法為該技術工程化應用提供科學指導。
本發(fā)明的目的是提供一種土壤熱脫附回轉爐測試系統及測試方法,要解決現有的
土壤熱脫附技術的應用缺少可靠的實驗室測試系統及測試方法的問題。
一、技術方案 :
一種土壤熱脫附回轉爐測試系統,包括載氣裝置、回轉熱脫附測試裝置和尾氣處理裝置,其特征在于 :所述載氣裝置包括氮氣瓶、減壓閥和進氣耐腐蝕導氣軟管,其中進氣耐腐蝕導氣軟管連接在氮氣瓶的出氣口上,減壓閥設在進氣耐腐蝕導氣軟管上。
所述回轉熱脫附測試裝置包括有管式回轉爐、進氣氣壓閥、流量計和出氣氣壓閥,所述管式回轉爐的進氣端與流量計法蘭連接,流量計又與進氣氣壓閥連通,進氣氣壓閥又通過標準快速接頭與載氣裝置中的進氣耐腐蝕導氣軟管連通,管式回轉爐的出氣端與出氣氣壓閥法蘭連接。
所述尾氣處理裝置包括有出氣耐腐蝕導氣軟管、冷凝器、洗氣瓶和活性炭吸附器,所述冷凝器的進氣口與出氣耐腐蝕導氣軟管連通,出氣耐腐蝕導氣軟管又通過標準快速接頭與回轉熱脫附測試裝置中的出氣氣壓閥連通,冷凝器的出氣口與洗氣瓶的進氣口連通,洗氣瓶的出氣口又通過活性炭吸附器與大氣連通。
所述冷凝器至少有兩個并且通過乳膠管串聯在一起。 所述洗氣瓶至少有兩個并且通過玻璃導管串聯在一起。 所述氮氣瓶的通氣速率可為 2ml/min,通氣壓力范圍是 0.1MPa ~ 0.15MPa,氮氣瓶中的氮氣濃度為 99.9%。
所述進氣耐腐蝕導氣軟管和出氣耐腐蝕導氣軟管均為 PU 導氣軟管。
一種應用上述土壤熱脫附回轉爐測試系統的測試方法,其特征在于步驟如下。
步驟一、采集污染土壤的土樣,自然風干,去除碎石等雜物,過 20 目篩,確定土樣的主要特征,土樣的主要特征包括理化性質、污染物種類、污染物含量。
步驟二、根據步驟一中確定的主要特征來確定若干組測試條件,每組測試條件均包括石英爐管的管內氣壓、是否需要冷凝水、升溫溫度、升溫時間、恒溫溫度、恒溫時間、冷卻溫度、冷卻時間、回轉爐轉速。
步驟三、稱取定量的土樣,用物料鏟將土樣放入管式回轉爐的石英爐管內,用爐鉤將土樣推到石英爐管正中間的恒溫段位置,然后裝好法蘭,開啟載氣,調節(jié)土壤熱脫附回轉爐測試系統,使土壤熱脫附回轉爐測試系統符合若干組測試條件中的其中一組測試條件。
步驟四、開始熱脫附測試實驗,實驗過程中,石英爐管以設定轉速轉動,加熱元件均勻分布于管式回轉爐中的爐膛的底部,以保證爐內的土樣的熱脫附效果,熱脫附出來的氣態(tài)污染物經由出氣耐腐蝕導氣軟管進入冷凝器冷凝,冷凝后的氣體再進入洗氣瓶及活性炭吸附器,最后變?yōu)楦蓛舻臍怏w隨載氣排向大氣。
步驟五、加熱結束后,繼續(xù)通載氣至土樣冷卻,然后關閉載氣,卸下管式回轉爐的出氣端與出氣氣壓閥的法蘭連接,調整石英爐管傾角,使土樣從石英爐管內滑落,將土樣收集,檢測其污染物含量,并確定污染物熱脫附效率。
步驟六、重復步驟三至步驟五,測試土樣在其他組測試條件下的熱脫附效率。
在進行步驟三之前,可測試管式回轉爐的密閉性。
所述步驟三中,定量的土樣可為 50 克土樣。
所述步驟三中,石英爐管的管內氣壓可為 0.02 MPa。
所述步驟三中,升溫溫度與升溫時間的比值,即升溫速率可為 5 ~ 7℃ /min。
二、有益效果 :
1、本發(fā)明涉及了一種小型的、易于移動的、可快速測定土壤熱脫附條件的實驗室測試系統,以及一種能夠快速、系統的測試污染土壤熱脫附條件的測試方法。
2、本發(fā)明適用于揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機物污染土壤熱脫附參數測試,能有效快速的測試出污染土壤熱脫附條件,可在土壤熱脫附技術應用于實際工程之前,獲取氮氣通氣壓力、加熱速率、爐管轉速、加熱溫度、停留時間和脫附效率等關鍵工藝設計參數,為土壤熱脫附修復技術的實際應用提供科學指導和技術支持,為實際工程提供依據,促進土壤熱脫附修復技術的發(fā)展。
3、本發(fā)明中的測試系統為實驗室規(guī)模,它結構簡單,安裝、調試、更換均方便快捷,系統里的設備可根據實際實驗情況方便移動,靈活性高,此外,各單元的連接也很方便,操作簡單、方便、易控制,安全高效,運行穩(wěn)定,應用性強,低成本,低能耗,適用廣泛。
4、本發(fā)明中測試方法是根據污染土壤的主要特征來確定測試條件,然后在該測試該條件下測試土壤中污染物熱脫附效率。該測試方法簡單方便(試驗過程簡單方便),科學,規(guī)范,測試成本低,并且回轉爐設備的控溫精度高,測試效率高,測試效果好,實驗結果準確度高。
5、本發(fā)明應用了“連續(xù)氮氣→回轉加熱(石英爐管)→尾氣液相吸收”工藝,以高純氮氣為載氣,防止污染物在高溫下形成二次污染物 ;以石英爐管為加熱管,與傳統的金屬管(多為鋼管)相比,具有耐高溫(1100℃)、耐酸堿、導熱性好、熱穩(wěn)定性好、電絕緣性能好等優(yōu)點 ;尾氣液相吸收與傳統尾氣燃燒技術相比避免了不完全燃燒、造成二次污染等問題,安全環(huán)保。
6、本發(fā)明在使用過程中產生的揮發(fā)性污染物被尾氣處理裝置吸附(從土壤中揮發(fā)出來的有機污染物經過冷凝、有機溶劑吸收、活性炭粗纖維吸附等過程進行后續(xù)處理,使污染物滯留在尾氣處理裝置中),可避免造成二次污染。
三、附圖說明
圖 1 是土壤熱脫附回轉爐測試系統的結構示意圖。
附圖標記 :1 -氮氣瓶、2 -減壓閥、3—進氣耐腐蝕導氣軟管、4—標準快速接頭、5 -流量計、6 -進氣氣壓閥、7 -管式回轉爐、8 -出氣耐腐蝕導氣軟管、9 -出氣氣壓閥、10—冷凝器、11—乳膠管、12—玻璃導管、13—洗氣瓶、14—活性炭吸附器。