CN102211795A - 一种再生有机污染土壤洗脱液中洗脱剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境保护的有关土壤污染修复技术领域，涉及一种有机污染土壤增效洗脱液处理的方法。该方法利用活性炭对有机污染物和增效洗脱剂吸附能力的差异，将有机污染土壤洗脱修复后的洗脱液与活性炭混合，选择性吸附去除洗脱液中的污染物，从而实现洗脱剂的再生与回用。该方法具有环境友好，操作简单，成本低廉等优点，是有机污染土壤增效洗脱液处理和洗脱剂再生的有效方法。

Description

一种再生有机污染土壤洗脱液中洗脱剂的方法

技术领域

本发明属于环境保护和化学领域，涉及土壤修复，尤其涉及有机污染土壤洗脱液的处理方法。

背景技术

随着我国《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》的履约以及城市化进程，大量的农药厂、化工厂关闭或搬迁，在城市周边遗留的大量污染场地正面临着二次开发。这些场地很多涉及高浓度难降解有机污染，对人居环境安全构成了严重的威胁，迫切需要对这些污染场地的土壤进行修复。增效洗脱修复技术具有快速、高效的特点，在高浓度难挥发性有机污染场地修复中具有明显的技术优势。常用的增效洗脱剂有化学/生物表面活性剂、有机助溶剂和环糊精等。其中曲拉通X-100和鼠李糖脂分别是广泛使用的化学和生物表面活性剂。土壤增效洗脱按实施方式又可分为原位洗脱和异位洗脱。原位洗脱(又称原位冲洗)是指在水压的作用下，将水或含有增效洗脱剂的水溶液引入污染土层，使污染物从土壤中分离出来。而溶有污染物的废液在下游通过抽提井抽出，经收集系统收集后再做处理。异位洗脱是将污染土壤挖掘出来，经一定预处理后与增效洗脱液进行机械混合，污染物转移到洗脱液中，再进行泥水分离和洗脱液后处理的过程。增效洗脱用于石油烃化合物、多环芳烃和杀虫剂等多种有机污染土壤的修复已得到了广泛研究及工程应用。

洗脱液处理是土壤增效洗脱修复的重要环节，而洗脱液中洗脱剂如表面活性剂的再生回用又可以大大降低技术成本。但目前国内外对于洗脱液的处理特别是表面活性剂的回收利用缺乏有效的技术。总体而言现有的洗脱液处理技术主要包括沉淀/絮凝法、膜分离/浓缩法、空气吹脱法、溶剂萃取法、生物/化学氧化降解法等。沉淀/絮凝通常向含有洗脱剂和有机/重金属污染的洗脱液中加入碱石灰或氯化铁等使洗脱剂和污染物同时沉淀/絮凝后，再对污泥进行焚烧或填埋处理。对于离子型表面活性剂，通常加入反离子使表面活性剂沉淀。沉淀/絮凝法无法实现污染物与表面活性剂的分离及表面活性剂的再生。空气吹脱是向含有可挥发性污染物的洗脱液中曝入空气，使污染物从水相剥离出来并收集处理的过程。此法针对挥发性有机物有效，可实现洗脱液中表面活性剂的再生，但对于含难挥发性有机物的洗脱液难以取得理想的效果。膜分离/浓缩是利用微滤、超滤、反渗透等手段对大体积的洗脱液进行处理，得到含污染物及洗脱剂的浓缩液和清洁水，再对浓缩液进行处理或处置。此法可减少最终需要处理的洗脱液的体积，与其他技术联用可降低处理成本。但膜法仍不能实现洗脱剂与污染物的分离，达不到药剂直接回用的目的。溶剂萃取也称液-液萃取，是利用有机溶剂如正己烷、辛烷等将洗脱液中的污染物萃取出来，从而实现洗脱剂再生的效果。虽然溶剂萃取法对于难挥发性有机污染物的洗脱液处理效果较好，但溶剂成本及溶剂再生设备昂贵等因素导致总体处理成本较高。化学氧化法及生物降解往往是通过化学氧化反应或微生物降解过程将表面活性剂和污染物同时降解去除，因而也无法达到洗脱剂的有效回用。

活性炭作为一种高效的吸附剂，在给水及废水深度处理中得到了广泛应用。活性炭对有机物的吸附能力跟物质的水溶特性直接相关。对于同时含有难溶有机污染物及水溶性表面活性剂的洗脱液，可以利用活性炭对二者吸附能力较大差异，将污染物选择性吸附去除，从而有效地实现洗脱剂的再生。该方法操作简单，技术成本相对较低，是一种可规模化应用的技术。

发明内容

本发明的任务是提供一种再生有机污染土壤洗脱液中洗脱剂的方法，以克服现有有机污染土壤增效洗脱液处理技术特别是洗脱剂再生技术的不足。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的这种再生有机污染土壤增效洗脱液中洗脱剂的方法是：将土壤增效洗脱修复后的洗脱液与活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脱液中的有机污染物，洗脱剂保留在水相中，从而实现洗脱剂再生。

上述方法中所述的有机污染土壤的污染物为疏水有机物，其中所述的疏水有机物是有机氯杀虫剂、多环芳烃或多氯联苯。

上述方法中所述的洗脱液，可以是经原位洗脱得到的原位洗脱液，也可以是经异位洗脱得到的异位洗脱液。

上述方法中所述的洗脱剂可以是生物表面活性剂、化学表面活性剂、有机助溶剂或环糊精，其中所述的生物表面活性剂是鼠李糖脂；所述的化学表面活性剂是曲拉通X-100、吐温80或十二烷基磺酸钠；所述的有机助溶剂是乙醇或聚乙二醇。

上述方法中所述的活性炭是颗粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。粉末活性炭粒径＜100目，颗粒活性炭粒径为14～50目。

上述方法中所述的洗脱液与活性炭混合的方式可以是机械振荡或搅拌，也可以是用泵压使洗脱液穿过活性炭吸附柱或吸附罐。

本发明将土壤增效洗脱修复后的洗脱液与活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脱液中的有机污染物，洗脱剂保留在水相中，从而实现洗脱剂再生。其技术原理是利用活性炭对有机污染物和增效洗脱剂吸附能力的显著差异，选择性地吸附去除洗脱液中的污染物，实现洗脱剂的再生与回用。

本发明所提供的方法能有效达到去除有机污染增效洗脱液中污染物及再生洗脱剂的目的，显著削减增效洗脱修复的药剂和技术成本。该方法所采用的工艺条件成熟、设备简单、操作方便，且该方法本身具有环境友好、成本低廉等优点，适用于多种有机污染土壤的增效洗脱液的处理。

具体实施方式

实施例1

配制六氯苯浓度为1mg/L、鼠李糖脂浓度为7.5g/L的混合液，作为模拟六氯苯污染土壤的鼠李糖脂洗脱液。按10g/L的剂量向上述洗脱液中加入粉末活性炭，30℃恒温振荡6h后，离心分离，取上清液分析六氯苯和鼠李糖脂含量。测定六氯苯时，以正己烷为萃取剂，萃取比为1∶1，萃取液中的六氯苯用气相色谱-电子捕获检测器测定。鼠李糖脂采用表面张力仪-定量环法测定。结果表明：鼠李糖脂溶液中98％以上的HCB可被活性炭吸附去除，对应的鼠李糖脂吸附损失为17％左右。

同时考察六氯苯和鼠李糖脂初始浓度分别对活性炭选择吸附效果的影响。结果表明：六氯苯初始含量为1～10mg/L，鼠李糖脂浓度7.5g/L，粉末活性炭剂量10g/L时，HCB的去除率在88％～97％之间，而鼠李糖脂损失率为7％～18％。而当鼠李糖脂初始浓度为3.3～25g/L，HCB浓度1mg/L，粉末活性炭剂量10g/L时，HCB的去除率在79％～97％之间，鼠李糖脂损失为7％～19％。综合以上结果表明采用粉末活性炭选择吸附工艺能有效地去除鼠李糖脂洗脱液中的六氯苯并实现鼠李糖脂洗脱液的再生。

实施例2

从武汉某化工厂附近取得六氯苯污染土壤，经风干、研磨、过筛，测得六氯苯含量为20.7mg/kg。将购得的鼠李糖脂粉末配制成浓度为25g/L的溶液，按1∶10的固液比与土壤混合，于恒温振荡器上25℃振荡48h。离心分离后，将上清液过0.45μm醋酸纤维膜(以上过程定义为一次洗脱)。再按10g/L的剂量向加入滤液中粉末活性炭，30℃振荡6h后，离心分离，得到再生的鼠李糖脂溶液(定义为一次吸附)。分别测定一次吸附前后洗脱液中的六氯苯及鼠李糖脂含量。测定方法同应用实例1。结果表明：土壤中六氯苯的洗脱率为71％，经过粉末活性炭的吸附处理后，鼠李糖脂洗脱液中六氯苯的去除率为89％，鼠李糖脂的吸附损失为5％。因而粉末活性炭对六氯苯污染土壤鼠李糖脂洗脱液的选择性吸附效果较理想。

同时对经活性炭再生的鼠李糖脂的洗脱性能进行评价。具体方式为：另取一份六氯苯污染土壤，以上述再生的鼠李糖脂溶液作为洗脱液进行洗脱修复(定义为二次洗脱)，继而对得到的洗脱液再进行活性炭吸附再生(定义为二次吸附)。再将二次吸附处理后的鼠李糖脂溶液用于洗脱第三份六氯苯污染土(定义为三次洗脱)。分析每个阶段洗脱液中六氯苯及鼠李糖脂含量。结果表明二次和三次洗脱中六氯苯的洗脱率分别为63％和59％，二次吸附中六氯苯的吸附率为92％，最终鼠李糖脂的损失率不到33％。表明活性炭再生的鼠李糖脂能有效地用于多次洗脱修复。

同时考察再生后的鼠李糖脂溶液对同一份土壤重复洗脱的效果。其他操作同上，只是将一次吸附后的鼠李糖脂溶液再与一次洗脱后的土壤混合，进行重复洗脱。结果表明经过两次洗脱，土壤中六氯苯的总去除率可达到89％以上，且鼠李糖脂总损失不到25％。表明再生的鼠李糖脂溶液用于土壤的重复洗脱可有效地提高污染物总去除率，从而在达到修复目标的前提下不会显著增加修复成本。

实施例3

配制六氯苯浓度为1mg/L、曲拉通X-100浓度为6.5g/L(10mmol/L)的混合液，作为模拟六氯苯污染土壤的曲拉通X-100洗脱液。按10g/L的剂量向上述洗脱液中加入粒径在14～50目之间的颗粒活性炭，30℃恒温振荡6h后，离心分离，取上清液分析六氯苯和曲拉通X-100含量。六氯苯经正己烷萃取后以气相色谱-电子捕获检测器测定。曲拉通X-100利用高效液相色谱-UV检测器-C18反相色谱柱测定。结果表明颗粒活性炭能去除曲拉通X-100溶液中95％的六氯苯，同时曲拉通X-100的损失率为17％左右，表明采用颗粒选择吸附工艺能有效地去除曲拉通X-100洗脱液中的六氯苯并实现曲拉通X-100洗脱液的再生。

Claims (10)

1.一种再生有机污染土壤增效洗脱液中洗脱剂的方法，其特征在于，将土壤增效洗脱修复后的洗脱液与活性炭混合，以活性炭吸附去除洗脱液中的有机污染物，洗脱剂保留在水相中，从而实现洗脱剂再生。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机污染土壤的污染物为疏水有机物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的疏水有机物是有机氯杀虫剂、多环芳烃或多氯联苯。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗脱液，可以是经原位洗脱得到的原位洗脱液，也可以是经异位洗脱得到的异位洗脱液。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的洗脱剂可以是生物表面活性剂、化学表面活性剂、有机助溶剂或环糊精。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的生物表面活性剂是鼠李糖脂。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的化学表面活性剂是曲拉通X-100、吐温80或十二烷基磺酸钠。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的有机助溶剂是乙醇或聚乙二醇。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性炭是颗粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，洗脱液与活性炭的混合方式可以是机械振荡或搅拌，也可以是用泵压使洗脱液穿过活性炭吸附柱或吸附罐。