表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种利用绿色表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法及其装置，涉及土壤修复技术领域，该方法包括：向多环芳烃污染土壤中加入适量比例绿色表面活性剂溶液进行淋洗，以增强多环芳烃的溶解并从土壤中快速解吸。淋洗结束之后，将洗涤液抽取收集，在土壤中添加生物菌剂，养护、降解多环芳烃和残留表面活性剂；在洗涤液中加入合适比例过硫酸盐/生物炭对洗涤液中多环芳烃进行降解，回收含表面活性剂的洗涤液循环开展二次增溶解吸或下批次污染土壤的增溶解吸。本发明专利技术所用表面活性剂为绿色表面活性剂、毒性低、利于生物降解；利用过硫酸盐/生物炭氧化体系降解洗脱下来的多环芳烃，可实现表面活性剂的回收和循环使用，更加节约成本。更加节约成本。更加节约成本。

【技术实现步骤摘要】
表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法及装置


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法及装置。

技术介绍

[0002]多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)作为常见的持久性有机污染物，其一般由两个及两个以上的苯环通过碳原子连接而成，常见的多环芳烃有萘、菲、蒽、苯并[a]芘等，由于其结构稳定、水溶性差，难以被生物降解，且具有较强的“三致性”(致畸性、致癌性和致突变性)，早在1982年，美国环境保护署就将其列入优先控制的持久性有机污染物名单中；我国也将多环芳烃列入环境优先检测污染物名单中。已有研究表明，多环芳烃的毒性在一定的范围内会随着苯环数目的增加而增加，低环(≤3环)的多环芳烃容易降解；而高环(≥4环)的多环芳烃由于在水中溶解度更低、吸附的有机质更为牢固，生物的降解性更低，在土壤中的半衰期可达半年之久。
[0003]近年来，土壤中多环芳烃的污染控制和治理逐渐受到国内外研究者们的关注。目前土壤的修复方式主要为物理修复、化学修复、生物修复三种方法，其中，化学修复方法由于易操作、效率高、周期短等优点被广泛应用。化学修复中的化学淋洗修复技术因成本低廉备受关注，也成为场地多环芳烃污染土壤快速修复研究的热点和发展方向之一。目前采用的淋洗剂主要为螯合剂和表面活性剂，螯合剂和金属离子易形成稳定的螯合物，可用于修复重金属污染的土壤；表面活性剂对有机污染物有增溶作用，在有机污染土壤的修复中被广泛应用。
[0004]表面活性剂可以通过将多环芳烃(PAHs)分配到表面活性剂胶束的疏水核心中，使其超过临界胶束浓度(CMC)来增加多环芳烃(PAHs)的溶解度，从而增强其从固体到水相的解吸和洗脱。单一表面活性剂在达到临界胶束浓度值之后，继续增大表面活性剂浓度，只会使胶束增大或增加胶束的数目，但是溶液中的表面活性剂的单个分子数目不再增加，单一表面活性剂对多环芳烃的增溶效果有限。常用的表面活性剂如吐温80(Tween80)、曲拉通
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100(TX
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100)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫酸钠(SDS)等虽能将多环芳烃从土壤中解吸出来，但其多为两性分子，去除污染物的同时易被土壤吸附且难解吸，进而产生二次污染。此外，上述表面活性剂还可能与土壤中的金属污染物形成复合污染或具有杀菌作用，大大降低土壤的生物可利用性。
[0005]阴离子表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)具有低刺激性和毒性、生物相容性出色，非离子表面活性剂烷基糖苷(APG)无毒、无刺激、易生物降解，MES
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APG阴
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非离子表面活性剂进行复配，既具有更低的表面张力和临界胶束浓度，极大地提高表面活性剂对污染物的增溶能力，又避免对生物菌剂产生不利影响而影响生物降解。同时，为节约表面活性剂成本，联合过硫酸盐氧化体系对洗脱液中的多环芳烃进行氧化降解，进一步回收表面活性剂，可进行二次或多次污染土壤中多环芳烃的增溶和解吸。在此基础上，设计增溶解吸
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降解
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表面活性剂回收一体化装置，用以一步实现利用表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土
壤。

技术实现思路

[0006]针对土壤修复现存的问题，本专利技术提供一种表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法，其包括：
[0007]步骤S1.在污染土壤的上方设置淋洗管道和喷淋装置，在污染土壤的周边设置抽提井，通过加压泵向淋洗管道内加入配置好的1～6g/L的复配表面活性剂，使其通过喷淋装置进入污染土壤中。
[0008]步骤S2.淋洗时间约为48h，水土比为5mL：1g～30mL：1g，淋洗结束之后，淋洗过的土壤的洗涤液通过真空抽吸泵进行抽取收集。
[0009]步骤S3.在土壤中添加生物菌剂(枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌)，将淋洗过的土壤与菌剂通过翻耕的方式混合均匀，养护10天，进一步对洗脱后的土壤进行修复，去除土壤中残留的多环芳烃(PAHs)。
[0010]步骤S4.在淋洗液中加入0.5～2mmol/L过硫酸盐(PS)和100mg/L、250mg/L、500mg/L、750mg/L、1000mg/L、2000mg/L、3000mg/L生物炭进行搅拌约2h，降解淋洗液中的PAHs。
[0011]步骤S5.降解后的淋洗液经液相测定，多环芳烃PAHs含量基本降解完全，继续将淋洗剂喷淋至被污染的土壤中，循环洗脱多环芳烃PAHs。
[0012]优选地，在步骤S3中，加入生物菌剂；所述生物菌剂为枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞菌中的任一种。
[0013]优选地，步骤S3中同时构建降解体系，所述降解体系为0.1g/L～3g/L生物炭和0.5～2mmol/L过硫酸盐(PS)。
[0014]优选地，所述复配表面活性剂为脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)和烷基糖苷(APG)复配，复配的体积比为7：1，其中脂肪酸甲酯磺酸盐又称α
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磺基脂肪酸甲酯(单)，其英文缩写为MES(methyl ester sulfonate)，又称也可以缩写为α
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SFMeNa(sodiumα
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sulfo fatty acid methyl ester)，其通式为RCH(SO3Na)COOCH3；烷基糖苷又称烷基多苷，其英文缩写为APG(alkyl polyglycoside)。
[0015]所述多环芳烃为苯并[a]芘、菲、萘。
[0016]上述修复方法为土壤的原位修复，复配表面活性剂促使污染物从土壤中解吸出，并转移至表面活性剂相，复配表面活性剂的作用为增溶和解吸；
[0017]本专利技术所用复配表面活性剂、生物降解相结合的方法更加绿色。
[0018]本专利技术第二方面提供一种环境友好型复配表面活性剂的制备方法，将脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)和烷基糖苷(APG)按照最佳复配比(7：1)混合，在20～30℃恒温下震荡混匀，得到不同浓度的表面活性剂溶液。
[0019]具体地，表面活性剂在达到临界胶束浓度值之后，继续增大表面活性剂浓度，只会使胶束增大或增加胶束的数目，但是溶液中的表面活性剂的单个分子数目不再增加，且单一表面活性剂对多环芳烃的增溶效果有限，因此本专利技术对表面活性剂进行复配，使其具有更低的表面张力和临界胶束浓度，极大地提高表面活性剂对污染物的增溶能力。
[0020]在各个复配体系中，阴
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非离子表面活性剂复配能够形成混合胶束，减少表面活性剂在土壤中的吸附。
[0021]优选地，所述复配表面活性剂选用脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)和烷基糖苷(APG)进行复配，二者均为环境友好型，复配后对环境影响较小，且易被生物降解；所述复配表面活性剂的复配方法具体包括：
[0022]步骤P1.使用表面张力法测定单一表面活性剂的临界胶束浓度值(CMC)：
[0023]本实施例中，测定纯烷基糖苷(APG)的临界胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.表面活性剂循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，包括：步骤S1.向受污染的土壤中喷淋复配的表面活性剂，喷淋时间不少于48h，喷淋结束之后，收集与土壤中的污染物反应后残留的洗涤液；步骤S2.向上述收集过洗涤液后的土壤中添加生物菌剂，将生物菌剂与所述土壤混合均匀，再养护不少于10天，获得修复后的土壤；步骤S3.检测所述修复后的土壤是否达到修复标准，若未达到修复标准则循环执行步骤S1、步骤S2，直到达到修复标准；若已达到修复标准则不再继续修复土壤，则执行步骤S4；步骤S4.向所述残留的洗涤液中加入0.5～2mmol/L过硫酸盐和预定浓度的生物炭进行搅拌，搅拌时间不少于2h，以降解所述洗涤液中的多环芳烃；步骤S5.将洗涤液再喷淋至步骤S1中的受污染土壤中进行步骤S2中修复土壤的二次增溶解吸或喷淋至下批次污染土壤，用于循环洗脱污染土壤中的多环芳烃。2.如权利要求1所述的循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中复配的表面活性剂所含的有效成分的浓度为1～6g/L。3.如权利要求1所述的循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中复配的表面活性剂的体积与土壤的比为5mL：1g～30mL：1g。4.如权利要求1所述的循环增效修复多环芳烃污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤S3中所述生物菌剂为枯草...

【专利技术属性】
技术研发人员：武利园，刘雅欣，李婧雅，王鑫，李海燕，朱齐，杨思雯，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：