專利名稱：一種修復(fù)四氯乙烯土壤污染的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下水污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種采用陰-非離子混合表面活性劑修復(fù)四氯こ烯土壤污染的裝置及方法。
背景技術(shù)：
非水相液體(NAPLS) —般具有穩(wěn)定的物化性質(zhì)和強(qiáng)烈的毒性及生物效應(yīng)，多是致癌、致畸和致突變的潛在性化學(xué)物質(zhì)，對人體的危害極大。地下水中最常見的NAPLS污染物是有機(jī)氯溶剤，如PCE、TCE等。四氯こ烯作為ー種重要的有機(jī)氯產(chǎn)品，是ー種難降解有機(jī)化合物，具有“三致”效應(yīng)，會對人體的肝、肺、中樞神經(jīng)、皮膚、消化系統(tǒng)和腎等造成傷害。PCE 降解的中間產(chǎn)物TCE、ニ氯こ烯、ー氯こ烯等對人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)有強(qiáng)烈的抑制作用。鑒于非水相液體的污染范圍之廣、危害程度之大，而多數(shù)地區(qū)又以地下水位飲用水作為水源，所以這類污染的治理和控制一直備受關(guān)注。我國對這類污染的研究起步較晚，但也已經(jīng)開始了一些試驗性的修復(fù)研究。表面活性劑增效修復(fù)技術(shù)是以抽出處理技術(shù)為基礎(chǔ)的ー種土壤和地下水有機(jī)污染原位處理方法，修復(fù)效果好，周期短，且對修復(fù)區(qū)域的干擾小，是近年來地下有機(jī)污染修復(fù)研究的熱點(diǎn)。1984年美國聯(lián)邦環(huán)保署確定表面活性劑強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)作為土壌和地下水有機(jī)污染的治理技木。大量的實(shí)驗室研究及現(xiàn)場應(yīng)用都顯示出其在地下水污染修復(fù)中存在的巨大潛力。近年來研究發(fā)現(xiàn)單一表面活性劑對疏水性有機(jī)物的增溶能力有限,修復(fù)效率偏低，且高濃度的使用易造成表面活性劑污染?，F(xiàn)階段，混合表面活性劑的研究備受關(guān)注。雖然陰陽離子混合表面活性劑體系具有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，但是由于過于強(qiáng)烈的靜電作用使得該體系一旦濃度超過臨界膠束濃度及產(chǎn)生沉淀或發(fā)生相分離，所以不易應(yīng)用。目前混合表面活性劑在非水相液體污染的治理方面已經(jīng)取得ー些研究進(jìn)展，如研究發(fā)現(xiàn)陰、非離子混合表面活性劑TWeen80-SDS對三種DNAPLS的增溶效果明顯強(qiáng)于單ー離子表面活性劑SDS’ SDS-TweenSO對萘沒有明顯的混合增溶作用，但對芘的協(xié)同增溶效果明顯等。但是對于目前的研究中，未見到明-非離子表面活性劑在PCE修復(fù)中的研究，即缺少在處理非水相液體污染，混合表面活性劑是否比単一表面活性劑具有更好的修復(fù)效果，以及怎樣比例的混合能夠達(dá)到最優(yōu)的修復(fù)效果的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種采用陰-非離子混合表面活性劑修復(fù)四氯こ烯土壌污染的裝置及方法。ー種采用陰-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的裝置，包括室內(nèi)部分和室外部分，其特征在于，室內(nèi)部分由表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液配置単元、表面張カ測定単元和単一及混合表面活性劑增溶測定單元組成；室外部分為土柱沖洗實(shí)驗裝置，其結(jié)構(gòu)為儲液瓶4固定于鐵架臺上，儲液瓶4通過管道與蠕動泵5連接，蠕動泵5與玻璃柱體6連接，玻璃柱體6與收集器7連接。単一和混合表面活性劑配置単元，將配置的不同質(zhì)量比的単一及混合表面活性劑 15mL置于培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿置于表面張カ測定單元中，進(jìn)行表面張カ測定，繪制表面活性劑溶液的表面張カ與濃度對數(shù)的關(guān)系，即求得表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)，在CMC以上，在単一及混合表面活性劑增溶測定單元中，測定單一及混合表面活性劑的增溶效果；經(jīng)過室內(nèi)部分水溶液中污染物的表觀溶解度與表面活性劑濃度之間的線性關(guān)系后，針對表面活性劑在基質(zhì)上的吸附作用，進(jìn)行室外土柱沖洗實(shí)驗。所述玻璃柱體6的結(jié)構(gòu)為上端不銹鋼擋板8和下端不銹鋼擋板9中間設(shè)置柱體 11，上端不銹鋼擋板8與下端不銹鋼擋板9同時嵌入100目布水擋板金屬絲網(wǎng)10，布水擋板金屬絲網(wǎng)10與下端不銹鋼擋板9中間填充沙子。所述柱體11高度為16cm，裝填高度為13cm，裝沙230_280g，平均孔隙體積為 85-87mL，有效孔體積為32_33mL。ー種采用陰-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的方法，按照如下步驟進(jìn)行a、分別準(zhǔn)確稱取5g SDS和Tween 80溶解于超純水中，轉(zhuǎn)移至500mL的容量瓶中定容，獲得濃度為10000mg/LSDS和Tween 80的儲備液；b、在SDS儲備液和Tween80儲備液的臨界膠束濃度附近，按SDS和Tween 80質(zhì)量比為I : 0、3 1、1 1、1 3、0 I的比例配制表面活性劑溶液，震蕩搖勻；C、采用白金板法分別測定步驟b中所配置溶液的表面張力，繪制表面活性劑溶液的表面張カ與濃度對數(shù)的關(guān)系曲線，從圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)求得表面活性劑的臨界膠束濃度；d、取 SDS 和 Tween 80 儲備液，配制濃度為 2000、400、6000、8000、10000、16000、 20000mg/L的單ー和混合表面活性劑溶液；所述混合表面活性劑為SDS和Tween 80質(zhì)量比 3 : 1、1 : I或I : 3的混合溶液；e、將步驟d配制好的表面活性劑溶液及四氯こ烯加入錐形瓶中，經(jīng)震蕩離心后取上清液，采用高效液相色譜測定四氯こ烯的濃度；f、測定表面活性劑初始濃度為4000mg/L吋，單ー及混合表面活性劑SDS、Tween 80對四氯こ烯是否具有增溶作用，若有，進(jìn)行后續(xù)操作；無機(jī)鹽NaCl和CaCl2能否增強(qiáng)單一和混合SDS、Tween 80溶液對四氯こ烯的增溶作用，若能，進(jìn)行后續(xù)操作；g、用蠕動泵自下向上緩慢給柱體11供水12小時以上，使柱體11充分飽水，然后重力釋水，靜置I天，自頂部加入ImL四氯こ烯，用保鮮膜密封端ロ，黑色塑料紙包裹柱體11 避免四氯こ烯見光分解，靜置I天后用蒸餾水或表面活性劑溶液自上向下淋洗；測定步驟d 中配置的表面活性劑溶液的吸附作用，設(shè)計異水平4因素正交實(shí)驗SDS與Tween 80質(zhì)量比分別為0 Ul 1、3 1、1 0;表面活性劑濃度分別為4000mg/L、8000mg/L;沖洗液流速分別為I. 0mL/min、2. OmL/min ;離子強(qiáng)度分別為500mg/L、5000mg/L ;根據(jù)正交設(shè)計做8 組實(shí)驗，溶液的沖洗流速不同分成2組進(jìn)行，考察步驟d中SDS和TweenSO不同濃度比下的表面活性劑溶液沖洗與水力沖洗對PCE的去除效果。本發(fā)明的有益效果能夠經(jīng)濟(jì)、高效的去除土壌中的PCE，具有修復(fù)效果好，周期短的特點(diǎn)，對于修復(fù)區(qū)域干擾小；陰離子表面活性劑溶液中加入非離子表面活性剤，混合表面活性劑溶液的臨界膠束濃度介于單一明、非離子表面活性劑臨界膠束濃度之間，以此來降低其臨界膠束濃度以獲得對污染物更好的增溶效果，降低修復(fù)成本；采用的表面活性劑中，SDS比十二烷基苯磺酸鈉更易于降解，吐溫系列表面活性劑對環(huán)境中微生物的毒性小， 這兩種表面活性劑的混合更有利于修復(fù)完成的后續(xù)處理。


圖I為本發(fā)明土柱沖洗實(shí)驗裝置示意圖；圖中，4-儲液瓶、5-蠕動泵、6-玻璃柱體、7-收集器、8-上端不銹鋼擋板、9_下端不銹鋼擋板、10-布水擋板金屬絲網(wǎng)、11-柱體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步說明。實(shí)施例Iー種采用陰-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的裝置，包括室內(nèi)部分和室外兩部分，其特征在于，室內(nèi)部分的結(jié)構(gòu)為表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液及一系列單一和混合表面活性劑配置単元，將單ー和混合表面活性劑配置単元中配置的不同質(zhì)量比的單ー及混合表面活性劑15mL置于培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿置于表面張測定單兀中，進(jìn)行表面張カ 測定，繪制表面活性劑溶液的表面張カ與濃度對數(shù)的關(guān)系，求得表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)，在CMC以上，在単一及混合表面活性劑增溶測定單元中，測定單一及混合表面活性劑的增溶效果；經(jīng)過室內(nèi)部分水溶液中污染物的表觀溶解度與表面活性劑濃度之間的線性關(guān)系后，針對表面活性劑在基質(zhì)上的吸附作用，進(jìn)行室外土柱沖洗實(shí)驗，室外部分的結(jié)構(gòu)為儲液瓶4固定于鐵架臺上，儲液瓶4通過管道與蠕動泵5連接，蠕動泵5與玻璃柱體6 連接，玻璃柱體6與收集器7連接；玻璃柱體6的結(jié)構(gòu)為上端不銹鋼擋板8和下端不銹鋼擋板9中間設(shè)置柱體11，上端不銹鋼擋板8和下端不銹鋼擋板9嵌入100目布水擋板金屬絲網(wǎng)10，布水擋板金屬絲網(wǎng)10與下端不銹鋼擋板9中間填充沙子，柱體11高度為16cm，裝填高度為13cm，裝沙260g，平均孔隙體積為86. 15mL，有效孔體積為32. 62mL。采用上述裝置進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的方法，按照如下步驟進(jìn)行a、分別準(zhǔn)確稱取5g SDS和Tween 80溶解于超純水中，轉(zhuǎn)移至500mL的容量瓶中定容，獲得濃度為10000mg/LSDS和Tween 80的儲備液；b、在SDS儲備液和Tween80儲備液的臨界膠束濃度附近，按SDS和Tween 80質(zhì)量比為I : 0、3 1、1 1、1 3、0 I的比例配制表面活性劑溶液，震蕩搖勻；C、采用白金板法分別測定步驟b中所配置溶液的表面張力，繪制表面活性劑溶液的表面張カ與濃度對數(shù)的關(guān)系曲線，從圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)求得表面活性劑的臨界膠束濃度；d、取 SDS 和 Tween 80 儲備液，配制濃度為 2000、400、6000、8000、10000、16000、 20000mg/L的單ー和混合表面活性劑溶液；所述混合表面活性劑為SDS和Tween 80質(zhì)量比
3: 1、1 : I或I : 3的混合溶液；e、將步驟d配制好的表面活性劑溶液及四氯こ烯加入錐形瓶中，經(jīng)震蕩離心后取上清液，采用高效液相色譜測定四氯こ烯的濃度；f、測定表面活性劑初始濃度為4000mg/L吋，單ー及混合表面活性劑SDS、Tween 80對四氯こ烯是否具有增溶作用，若有，進(jìn)行后續(xù)操作；無機(jī)鹽NaCl和CaCl2能否增強(qiáng)單一和混合SDS、Tween 80溶液對四氯こ烯的增溶作用，若能，進(jìn)行后續(xù)操作；g、用蠕動泵自下向上緩慢給柱體11供水12小時以上，使柱體11充分飽水，然后重力釋水，靜置I天，自頂部加入ImL四氯こ烯，用保鮮膜密封端ロ，黑色塑料紙包裹柱體11 避免四氯こ烯見光分解，靜置I天后用蒸餾水或表面活性劑溶液自上向下淋洗；測定步驟 d中配置的表面活性劑溶液的吸附作用，設(shè)計異水平4因素正交實(shí)驗SDS與Tween 80質(zhì)量比分別為0 Ul 1、3 1、1 0 ;表面活性劑濃度分別為4000mg/L、8000mg/L ;沖洗液流速分別為I. OmL/min,2. OmL/min ;離子強(qiáng)度分別為500mg/L、5000mg/L ;根據(jù)正交設(shè)計做8組實(shí)驗，溶液的沖洗流速不同分成2組進(jìn)行，考察步驟d中SDS和TWeen80不同濃度比下的表面活性劑溶液沖洗與水力沖洗對PCE的去除效果，結(jié)果表明表面活性劑質(zhì)量配比在 SDS TWeen80為3 I時去除效果最好，表面活性劑濃度在8000mg/L，離子強(qiáng)度為5000mg/ L，柱沖洗流速采用I. Oml/min時達(dá)到較好的去除效果，反映了混合表面活性劑在PCE去除中的優(yōu)越性。
權(quán)利要求
1.一種采用明-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的裝置，包括室內(nèi)部分和室外部分，其特征在于，室內(nèi)部分由表面活性劑標(biāo)準(zhǔn)溶液配置単元、表面張カ測定單元和単一及混合表面活性劑增溶測定單元組成；室外部分為土柱沖洗實(shí)驗裝置，其結(jié)構(gòu)為 儲液瓶(4)固定于鐵架臺上，儲液瓶(4)通過管道與蠕動泵(5)連接，蠕動泵(5)與玻璃柱體(6)連接，玻璃柱體(6)與收集器(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種采用明-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壌污染修復(fù)的裝置，其特征在于，所述玻璃柱體(6)的結(jié)構(gòu)為上端不銹鋼擋板(8)和下端不銹鋼擋板(9)中間設(shè)置柱體(11)，上端不銹鋼擋板(8)與下端不銹鋼擋板(9)同時嵌入100目布水擋板金屬絲網(wǎng)(10)，布水擋板金屬絲網(wǎng)(10)與下端不銹鋼擋板(9)中間填充沙子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種采用明-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壌污染修復(fù)的裝置，其特征在于，所述柱體(11)高度為16cm，裝填高度為13cm，裝沙230-280g，平均孔隙體積為85-87mL，有效孔體積為32_33mL。
4.一種采用明-非離子混合表面活性劑進(jìn)行四氟こ烯土壤污染修復(fù)的方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行a、分別準(zhǔn)確稱取5gSDS和Tween 80溶解于超純水中，轉(zhuǎn)移至500mL的容量瓶中定容， 獲得濃度為10000mg/LSDS和Tween 80的儲備液；b、在SDS儲備液和Tween80儲備液的臨界膠束濃度附近，按SDS和TWeen80質(zhì)量比為 I : 0、3 : 1、1 1、1 3、0 I的比例配制表面活性劑溶液，震蕩搖勻；C、采用白金板法分別測定步驟b中所配置溶液的表面張カ，繪制表面活性劑溶液的表面張カ與濃度對數(shù)的關(guān)系曲線，從圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)求得表面活性劑的臨界膠束濃度；d、取SDS 和 Tween 80 儲備液，配制濃度為 2000、400、6000、8000、10000、16000、 20000mg/L的單ー和混合表面活性劑溶液；所述混合表面活性劑為SDS和Tween 80質(zhì)量比 3 : 1、1 : I或I : 3的混合溶液；e、將步驟d配制好的表面活性劑溶液及四氯こ烯加入錐形瓶中，經(jīng)震蕩離心后取上清液，采用高效液相色譜測定四氯こ烯的濃度；f■、測定表面活性劑初始濃度為4000mg/L時，単一及混合表面活性劑SDS、Tween 80對四氯こ烯是否具有增溶作用，若有，進(jìn)行后續(xù)操作；無機(jī)鹽NaCl和CaCl2能否增強(qiáng)單一和混合SDS、Tween 80溶液對四氯こ烯的增溶作用，若能，進(jìn)行后續(xù)操作；g、用蠕動泵自下向上緩慢給柱體11供水12小時以上，使柱體11充分飽水，然后重力釋水，靜置I天，自頂部加入ImL四氯こ烯，用保鮮膜密封端ロ，黑色塑料紙包裹柱體11避免四氯こ烯見光分解，靜置I天后用蒸餾水或表面活性劑溶液自上向下淋洗；測定步驟d中配置的表面活性劑溶液的吸附作用，設(shè)計異水平4因素正交實(shí)驗SDS與Tween 80質(zhì)量比分別為0 Ul 1、3 1、1 0;表面活性劑濃度分別為4000mg/L、8000mg/L;沖洗液流速分別為I. 0mL/min、2. OmL/min ;離子強(qiáng)度分別為500mg/L、5000mg/L ;根據(jù)正交設(shè)計做8 組實(shí)驗，溶液的沖洗流速不同分成2組進(jìn)行，考察步驟d中SDS和Tween 80不同濃度比下的表面活性劑溶液沖洗與水力沖洗對PCE的去除效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于地下水污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域的一種采用陰-非離子混合表面活性劑修復(fù)四氯乙烯土壤污染的裝置及方法。該裝置包括室內(nèi)部分的溶液配置單元、表面張力測定單元、表面活性劑增溶測定單元和室外部分的土柱沖洗實(shí)驗裝置。本發(fā)明的裝置和方法能夠經(jīng)濟(jì)、高效的去除土壤中的PCE，具有修復(fù)效果好，周期短的特點(diǎn)，對于修復(fù)區(qū)域干擾小，陰離子表面活性劑溶液中加入非離子表面活性劑，混合表面活性劑溶液的臨界膠束濃度介于單一陰、非離子表面活性劑臨界膠束濃度之間，以此來降低其臨界膠束濃度以獲得對污染物更好的增溶效果，降低修復(fù)成本。
文檔編號B09C1/08GK102601110SQ20121007458
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉磊, 劉銀平, 劉鋒平, 李薇, 杜曉文, 黃國和 申請人:華北電力大學(xué)