土壤中石油污染物的脫附過程

辛思維,周立嬌

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318；2.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊，065000）

土壤中石油污染物的脫附過程

辛思維1,周立嬌2

（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318；2.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊，065000）

文章中主要采用有機(jī)溶劑萃取法（OSE）對高濃度石油污染土壤進(jìn)行修復(fù)，經(jīng)過精餾操作，有效回收原油，建立脫附等溫曲線，研究了石油污染物在土壤-有機(jī)溶劑兩相間的遷移規(guī)律。

土壤中的石油污染物；脫附；過程；研究

在開采油田的附近，無論是對石油的勘探、開采還是存儲的時(shí)候，都很有可能會使得石油受到污染。經(jīng)過調(diào)查，在周邊土壤中的含油量一般會達(dá)到10 000 mg·kg-1，大于臨界值 500 mg·kg-1。

當(dāng)石油和土壤混合到一起后，相互之間就會發(fā)生很多化學(xué)作用。其中最明顯的一個(gè)作用就是吸附-脫附作用，這個(gè)作用對于污染物在土地中的運(yùn)送和降解有一定的影響。

這篇文章主要調(diào)查了我國油田地區(qū)的石油污染情況，利用有機(jī)溶劑，對其中的石油進(jìn)行萃取，通過精餾操作，來將原油進(jìn)行回收處理，同時(shí)確定了脫附類型。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

主要藥品：正己烷、正戊烷、乙酸乙酯（分析純）。主要樣品：被石油污染的土壤。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）脫附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)

利用溶劑（一般為乙酸乙酯、正己烷和正戊烷的混合物）在(20±1)℃的溫度下，采取的實(shí)驗(yàn)方法是批實(shí)驗(yàn)法，對所檢驗(yàn)的土樣進(jìn)行萃取，做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。

（2）等溫脫附實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟：首先要稱取10g的試樣，然后向樣品中加入80 mL的乙酸乙酯和復(fù)合溶劑，設(shè)定的實(shí)驗(yàn)溫度為(20±1) ℃，對樣品進(jìn)行萃取，萃取1h后，抽取上層的清液，運(yùn)用重量法分析其內(nèi)的含油量，同時(shí)測定液固比（體積質(zhì)量比）為 4∶1 和 6∶1下的含油量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

2 計(jì)算方法

文章主要的計(jì)算方法有Herny 線性平衡模型和Freundlich平衡模型，用以對土壤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

（1）Herny 線性平衡模型

如果本次實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果是符合線性平衡模型，則可以根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

在這個(gè)公式中，Cs為固相濃度，單位是kg·kg-1soil；Ce為液相平衡濃度，單位是kg·m-3；Kd表示污染物的固液相分配系數(shù)，單位是m3·kg-1。對一系列Cs—Ce作圖，可以確定分配系數(shù)Kd。

（2）Freundlich 平衡模型

Freundlich 平衡模型的數(shù)學(xué)計(jì)算公式見（2）

在公式中，常數(shù)是K 和n 。通過線性變換可得式（3）

我們對logCs和logCe進(jìn)行畫圖，以此確定常數(shù)K和n的數(shù)值。

3 結(jié)果與討論

（1）脫附平衡時(shí)間Cs=0.0015 Ce1/1.1975?

通過設(shè)定液固比為6：1，然后測定了在不同萃取時(shí)間下的脫油率，從圖1中可以看出：在5分鐘內(nèi)，脫油率逐漸提高，在10分鐘后，趨于平緩，15-25分鐘內(nèi)不再變化了。上述的結(jié)果表明：在土壤中石油含量，以及在溶劑中石油含量處于一個(gè)平衡的狀態(tài)了，圖中顯示出大約有4/5的污染物在5分鐘之內(nèi)就已經(jīng)脫附得差不多了，到了20分鐘的時(shí)候，基本已經(jīng)脫附完成，到30分鐘就已經(jīng)全部完成脫附的過程。

圖1 油份在不同溶劑中的脫附動力學(xué)

（2）SSR對等溫脫附線的影響

在不同SSR情況下，我們繪制了兩條等溫脫附線，即（a）Herny desorption 和（b）Freundlich desorption ，從圖2中顯示出，固液相分配系數(shù)與SSR成正比例的關(guān)系，當(dāng)SSR從6∶1的比例上升到8∶1的時(shí)候，在分配系數(shù)方面出現(xiàn)的變化不是很大。當(dāng)SSR增加到一定的數(shù)值后，分配系數(shù)才會出現(xiàn)一個(gè)恒定的數(shù)值。當(dāng)大于最大的液固化后，在脫油效果上，也不會有很大的上升。通過實(shí)驗(yàn)，得出當(dāng)SSR的比例是6∶1的時(shí)候，比較合適。不過要考慮后期對于溶劑的回收方面的價(jià)格要算在內(nèi)，所以，SSR的比例最好不要大于6∶1，應(yīng)該維持在3∶1-5∶1這一個(gè)數(shù)據(jù)段為好。

4 結(jié)論

本文主要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了液固比SSR對萃取的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：土壤中的石油污染物可以在五分鐘之內(nèi)進(jìn)行脫附，到20分鐘后即可達(dá)到一個(gè)脫附平衡，綜合考慮后期溶劑回收成本，最后得出液固比在3∶1到5∶1是最好的。

[1] 廉景燕,郭敏,李鑫鋼.靜態(tài)條件下石油污染物在水-土壤體系中的脫附特性[J].化工進(jìn)展.2009(08)

[2] 李國玉,馬巍,穆彥虎,李興柏,毛云程.多年凍土區(qū)石油污染物遷移過程試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué). 2011(S1)

[3] 胡紅亮,劉國東,余世嬌,李龍國.石油污染物在濱海潛水層中的遷移預(yù)測[J].人民黃河.2011(08)

辛思維，女，東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院在讀本科生

Stripping Process of Petroleum Pollutants in Soil

Xin Siwei1，Zhou Lijiao2
(1.College of Petroleum Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China 2.China Petroleum Pipeline Engineering Corporation,Langfang，065000,China;)

The article mainly USES the organic solvent extraction(OSE)to repair of high concentration of petroleum contaminated soil,after distillation operation,effective recovery of crude oil,establish stripping isothermal curves of oil pollutants in soil and organic solvent was studied and two migration patterns.

Oil pollutants in the soil;Stripping;Process;Research