石油污染土壤的碳材料增強(qiáng)微波熱修復(fù)研究.pdf

1、本論文針對(duì)石油污染土壤，采用碳材料增強(qiáng)的微波熱修復(fù)方法，利用微波加熱技術(shù)的加熱速度快、內(nèi)外同時(shí)加熱以及選擇性加熱等特點(diǎn)，將石油污染物從土壤中快速去除，同時(shí)將其絕大部分回收；通過(guò)對(duì)不同類型石油污染土壤的修復(fù)研究，考察該修復(fù)方法的實(shí)用可行性。研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： 1.以顆粒活性碳增強(qiáng)的微波熱修復(fù)方法處理柴油污染土壤。首先研究了土壤的微波加熱行為，并向土壤中加入顆?；钚蕴伎疾炱鋵?duì)土壤微波加熱的增強(qiáng)效果；在此基礎(chǔ)上，以污染濃

2、度為10.20wt％的柴油污染土壤為研究對(duì)象，采用惰性氣體(N2)保護(hù)、微波輻照加熱、氣態(tài)產(chǎn)物冷凝回收等工藝過(guò)程對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)，考察了土壤修復(fù)效果的影響因素以及修復(fù)過(guò)程的污染油回收和顆?；钚蕴贾貜?fù)使用情況等。 研究結(jié)果顯示，顆?；钚蕴技尤胪寥乐心軌蛴行岣咄寥赖奈⒉訜崮芰?，可以用于增強(qiáng)微波熱修復(fù)污染土壤；當(dāng)柴油污染土壤中加入5.0wt％顆?；钚蕴紩r(shí)，800W微波輻照10min即可將土壤加熱到500℃左右，土壤中的污染油可

3、去除99％以上；同時(shí)約有96.2％的污染油可以得到回收，回收油與初始污染油比較，化學(xué)組成及物理性質(zhì)沒(méi)有明顯改變；顆粒活性碳可以重復(fù)用于增強(qiáng)污染土壤的微波熱修復(fù)，修復(fù)過(guò)程中顆粒活性碳約有1-3％的質(zhì)量損失，但其增強(qiáng)土壤微波加熱的能力沒(méi)有明顯改變；修復(fù)過(guò)程對(duì)土壤組成破壞較小。 2.分別以顆?；钚蕴己吞祭w維增強(qiáng)的微波熱修復(fù)方法處理污染濃度約為8wt％的實(shí)際原油污染土壤。在原油污染土壤的顆?；钚蕴荚鰪?qiáng)微波熱修復(fù)中，向污染土壤中加入一定

4、量的顆粒活性碳，采用惰性氣體保護(hù)、微波輻照加熱、適當(dāng)真空減壓、氣態(tài)產(chǎn)物冷凝回收等工藝過(guò)程對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)，對(duì)修復(fù)過(guò)程相關(guān)參數(shù)及污染油的回收等進(jìn)行了考察。結(jié)果顯示，當(dāng)顆?；钚蕴继砑觿┝繛?0.0wt％時(shí)，該方法在15min內(nèi)可將土壤中污染油去除99％以上；修復(fù)過(guò)程在快速去除土壤中污染油的同時(shí)也可以將其有效回收，回收率約為91％。 在原油污染土壤的碳纖維增強(qiáng)微波熱修復(fù)中，將不同吸波材料加入到土壤中，考察其對(duì)土壤微波加熱的增強(qiáng)效果

5、；并根據(jù)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以碳纖維增強(qiáng)的微波熱修復(fù)方法處理原油污染土壤，考察了土壤中污染油的去除、回收以及碳纖維的重復(fù)使用等情況。研究表明，碳纖維可以通過(guò)電導(dǎo)損耗和界面損耗聯(lián)合的方式顯著提高土壤體系的有效介電損耗因子，從而更加有效地提高土壤在微波場(chǎng)中的加熱升溫能力；在一定條件下，當(dāng)碳纖維添加劑量為0.10wt％時(shí)對(duì)原油污染土壤進(jìn)行微波熱修復(fù)，即可將土壤加熱到700℃左右、污染油去除99％以上，污染油回收率可達(dá)94％以上，且污染油在去除及回收過(guò)

6、程中同樣沒(méi)有發(fā)生明顯的化學(xué)組成變化。 3.探討了污染土壤的碳材料增強(qiáng)微波熱修復(fù)過(guò)程中污染物的去除機(jī)制。以C10、C16、C28為模擬污染物，分別對(duì)其污染土壤進(jìn)行碳材料增強(qiáng)的微波熱修復(fù)，通過(guò)分析修復(fù)過(guò)程中土壤的加熱升溫、污染物的去除、回收以及修復(fù)產(chǎn)物等情況，探討了修復(fù)過(guò)程中不同類型污染物在不同濃度下的去除機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：污染物的去除機(jī)制與污染物的類型及其在土壤中的濃度有關(guān)；揮發(fā)性、半揮發(fā)性污染物，無(wú)論濃度高低，污染物主要以微

7、波誘導(dǎo)蒸汽蒸餾、蒸發(fā)及熱解吸等方式從土壤中去除，基本不發(fā)生熱解；難揮發(fā)或不揮發(fā)性污染物，濃度較低時(shí)(如1wt％左右)，主要以熱解吸、高溫?zé)峤獾姆绞綇耐寥乐腥コ?，熱解比例大，濃度較高(如10wt％左右)時(shí)，主要以蒸發(fā)和熱解吸的方式從土壤中去除，熱解比例小。 4.比較了碳材料增強(qiáng)的微波熱修復(fù)與微波誘導(dǎo)蒸汽蒸餾及傳統(tǒng)電加熱修復(fù)方法對(duì)原油污染土壤的修復(fù)效果。分別以微波誘導(dǎo)蒸汽蒸餾及傳統(tǒng)電加熱技術(shù)對(duì)同一原油土壤樣品進(jìn)行熱修復(fù)，并將其修復(fù)