多氯聯(lián)苯污染土壤熱脫附過程關(guān)鍵影響因素的實驗研究及應(yīng)用.pdf

1、近年來，土壤污染日益受到重視，大量的土壤修復(fù)技術(shù)被提出及應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國家，熱脫附技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)物污染場地修復(fù)中，而在我國，相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備相當(dāng)欠缺。本文以典型電力電容器污染土壤為研究對象，研究了污染土壤PCBs及PCDD/Fs的濃度及同系物分布;研究熱脫附過程中PCBs的脫附降解機(jī)理以及溫度、時間、土壤粒徑等關(guān)鍵影響因素的作用;建立一套含PCBs高溫?zé)煔馓幹眉夹g(shù)路線，研究尾氣處置中的基礎(chǔ)科學(xué)問題;基于兩個示范工程的建設(shè)，研究熱脫附

2、技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，并對處置效果及環(huán)境安全性進(jìn)行評價，得到了如下主要結(jié)論:
　　典型電力電容器污染場地中多氯聯(lián)苯濃度可達(dá)1705mg/kg以上，亟待治理;含量最高的PCBs單體為PCB28/31。不同氯代數(shù)的PCBs分子中，TrCB及TeCB占比最高。PCB77、PCB105及PCB118是dl-PCBs的主要貢獻(xiàn)者。6種ndl-PCBs及12種dl-PCBs均與總PCBs（209種同系物）存在明顯的線性關(guān)系，可用來估算總PC

3、Bs含量。
　　隨溫度增加，PCBs去除效率增加。600℃，1小時熱處理可實現(xiàn)96.1％的總PCBs去除效率。較低加熱溫度條件下(300℃)，尾氣中PCBs的組分特性和未處理土壤類似，蒸發(fā)是PCBs去除的主要機(jī)制;隨溫度升高，經(jīng)熱脫附處理后的土壤中PCBs的組成特性發(fā)生明顯變化，發(fā)生了明顯的脫氯反應(yīng)，而相應(yīng)溫度下尾氣中PCBs的組成特性變化不大;PCBs的分子的降解主要發(fā)生在土壤顆粒內(nèi)部或表面。提高加熱溫度或提高煙氣在高溫區(qū)域段的

4、停留時間是提高PCBs去除效率及降解效率的關(guān)鍵。適宜的加熱溫度為500℃。
　　隨加熱時間增加，土壤中殘留的PCBs逐漸減少，煙氣中PCBs含量逐漸增加。500℃，2小時熱處理可實現(xiàn)98.9％的PCBs去除效率。加熱時間較短時，蒸發(fā)及脫氯反應(yīng)是主要的PCBs去除機(jī)制，隨時間增長，PCBs分子涉及苯環(huán)的降解反應(yīng)逐漸加強(qiáng)。適宜的熱脫附加熱時間為60min。
　　細(xì)顆粒（粒徑＜250μm）比粗顆粒（425μm＜粒徑＜840μm）有

5、著更大的比表面積。相同溫度及加熱條件下，細(xì)顆粒較之粗顆粒有著更大的脫附效率及降解效率。其原因在于細(xì)顆粒比表面積更大，可提供更多用于PCBs降解的表面，同時加熱較快;在分子內(nèi)部擴(kuò)散是影響PCBs去除速率的限速步驟時，較小顆粒中的PCBs更易于從土壤顆粒內(nèi)部逸出土壤表面。實現(xiàn)同樣的去除效率，細(xì)顆粒需要的溫度比粗顆粒約低100℃。熱脫附過程PCBs的去除效率及降解效率可用一級反應(yīng)動力學(xué)方程進(jìn)行良好擬合。
　　對煙氣氣固相中PCBs的分析

6、結(jié)果顯示，氣固相的PCBs均明顯受污染土壤中PCBs影響，其組成特性較接近。PCBs在氣固相的分布受分子沸點及蒸汽壓的影響。固相中PCBs的含量約占煙氣中總PCBs含量的65％左右。
　　濕式洗滌器對于煙氣中PCBs及PCDD/Fs有良好的去除效果，兩級噴淋可實現(xiàn)86.2-97.8％的煙氣PCBs毒性當(dāng)量去除效率，以及82.7-95.0％的PCDD/Fs毒性當(dāng)量去除效率。最佳條件下，噴淋后煙氣中PCBs濃度符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求(0

7、.5 ng TEQ/Nm3)。噴淋水與氣體流量的相對關(guān)系影響PCBs的去除，增加噴淋水用量，降低氣體流量，對PCBs去除有促進(jìn)作用。噴淋過程中觀察到PCBs組成特性的變化，低氯代PCBs含量相對升高，高氯代PCBs含量降低。多種機(jī)制在濕式洗滌器中PCBs去除中起作用。在煙塵顆粒含量較多時，對顆粒的捕集是主要的PCBs去除過程;煙塵含量較低時，冷凝和氣體吸收的作用逐漸明顯。
　　活性炭可有效吸附煙氣中PCBs，吸附效率可達(dá)99.8％

8、以上。相關(guān)性分析顯示，活性炭對總PCBs的吸附效率與活性炭中介孔的體積及面積存在明顯關(guān)系。不同種類的活性炭對煙氣中PCBs存在選擇性吸附現(xiàn)象。適宜的改性方式對活性炭吸附能力有促進(jìn)作用。
　　基于863項目研究成果，進(jìn)行了熱脫附技術(shù)場地應(yīng)用及示范。熱脫附技術(shù)可有效處理高濃度PCBs污染土壤，處理后土壤PCBs濃度低于2ppm，排放煙氣中PCBs及PCDD/Fs含量很低。環(huán)境影響評價顯示，熱脫附修復(fù)廠區(qū)的建設(shè)以及熱脫附設(shè)備的運(yùn)行對周邊