土壤中石油污染物的脱附研究

李 宗 蔚

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

土壤中石油污染物的脱附研究

李 宗 蔚

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

使用有机溶剂萃取法（OSE），对高浓度石油污染土壤进行修复。经过精馏操作，以有效回收原油，建立脱附等温曲线，得出了石油污染物在土壤-有机溶剂两相间的迁移规律。实验结果表明，液固比在3∶1到5∶1的情况下时，能够达到较好的脱附效果。

石油污染物；脱附；研究

在油田开采区域的周围，无论是对石油资源进行勘探、开采还是存储的过程中，都极有可能会使周围的土壤受到石油的污染。通过研究发现，在油田周边的土壤当中，含油量一般会达到 12 000 mg·kg-1以上，远远大于临界值 500 mg·kg-1[1]。

当石油污染物与土壤混合到一起之后，相互之间就会发生很多化学作用。其中最明显的一个作用就是吸附-脱附作用，这个作用对于污染物在土地中的运送和降解都有着有一定的影响[2,3]。

本文主要调查了我国油田地区的石油污染情况，利用有机溶剂，对其中的石油进行萃取，通过精馏操作，来将原油进行回收处理，同时确定了脱附类型。

1 实验部分

1.1 土壤样品采集和处理

实验材料：正己烷、正戊烷、乙酸乙酯（分析纯）、被石油污染的土壤等。

1.2 实验方法

（1）脱附动力学实验

利用溶剂（一般为乙酸乙酯、正己烷和正戊烷的混合物）在(20±1)℃的温度下，采取的实验方法是批实验法，对所检验的土样进行萃取，做好实验数据记录。

（2）等温脱附实验

实验步骤：首先要称取10 g的试样，然后向样品中加入80 mL的乙酸乙酯和复合溶剂，设定的实验温度为(20±1)℃，对样品进行萃取，萃取1h后，抽取上层的清液，运用重量法分析其内的含油量，同时测定液固比（体积质量比）为 4∶1 和 6∶1下的含油量，重复上述实验。

2 计算方法

本文主要的计算方法有 Herny 线性平衡模型和Freundlich 平衡模型，用以对土壤中的数据进行处理。

（1）Herny 线性平衡模型[4]

如果本次实验的最后结果是符合线性平衡模型，则可以根据下式进行计算：

式中:Cs为固相浓度，kg·kg-1soil；Ce为液相平衡浓度， kg·m-3；Kd表示污染物的固液相分配系数，单位是m3·kg-1。对一系列Cs—Ce作图，可以确定分配系数Kd。

（2）Freundlich 平衡模型[5]

Freundlich 平衡模型的数学计算公式见（2）

式中,常数是K和n 。通过线性变换可得式（3）

之后对logCs和logCe进行画图，以此确定常数K和n的数值。

3 结果与讨论

（1）脱附平衡时间Cs=0.0015Ce=1/1.1975

通过设定液固比为6：1，然后测定了在不同萃取时间下的脱油率。实验结果发现在5分钟内，脱油率逐渐提高，在10 min后，趋于平缓，15～25 min内不再变化。由此能够发现：在土壤中石油含量，以及在溶剂中石油含量处于一个平衡的状态，并且大约有4/5的污染物在5 min之内就已经脱附，到了 20 min时，基本已经脱附完成，而实验时间为30 min左右时，基本已经全部完成脱附的过程。

（2）SSR对等温脱附线的影响

在不同 SSR情况下，固液相分配系数与 SSR成正比例的关系，当SSR从6∶1的比例上升到8∶1的时候，在分配系数方面出现的变化不是很大。当SSR增加到一定的数值后，分配系数才会出现一个恒定的数值。当大于最大的液固化后，在脱油效果上，也不会有很大的上升。通过实验，得出当SSR的比例是6∶1的时候，比较合适。不过要考虑后期对于溶剂的回收方面的价格要算在内，所以，SSR的比例最好不要大于6∶1，应该维持在3∶1～5∶1这一个数据段为最佳。

4 结 论

本文主要通过实验验证了液固比SSR对萃取的影响。试验结果表明：土壤中的石油污染物可以在五分钟之内进行脱附，到20 min后即可达到一个脱附平衡，综合考虑后期溶剂回收成本，最后得出液固比在3∶1到5∶1是最好的。

［1］ 廉景燕,郭敏,李鑫钢. 静态条件下石油污染物在水-土壤体系中的脱附特性[J]. 化工进展,2009(08):23-36．

［2］ 李国玉,马巍,穆彦虎,李兴柏,毛云程. 多年冻土区石油污染物迁移过程试验研究[J]. 岩土力学, 2011(51):67-70．

［3］ 胡红亮,刘国东,余世娇,李龙国. 石油污染物在滨海潜水层中的迁移预测[J]. 人民黄河, 2011(08):53-57．

［4］ 陈虹,陈颖,全燮,等.土壤-水体系中固/液比对溶解性石油烃吸附的影响[J].环境科学,2007,28(6):1295-1299.

［5］ 陶雪琴,党志,卢桂宁.等.污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展[J].矿物岩石地球化学通报,2003,22(4):356-360．

Stripping Process of Petroleum Pollutants in Soil

LI Zong-wei
（Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

Organic solvent extraction (OSE) was used to remediate high concentration of petroleum contaminated soil. First how to effectively recycle oil by distillation operation was discussed, and then stripping isothermal curve was established, finally the migration pattern of oil pollutants between soil and organic solvent was studied. The experimental results show that, when liquid-solid ratio is in the range of 3:1 to 5:1, good stripping effect can be achieved.

Oil pollutants; Stripping; Research

TE 991

A

1671-0460（2016）03-0517-02

2015-04-21

李宗蔚（1994-），男，河北玉田人，研究方向：石油工程。E-mail：2844383783@qq.com。