超声去除土壤中石油污染物的效果

2015.11测试工具与解决方案114超声去除土壤中石油污染物的效果王立新,麻继峰（东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆,163318）摘要：土壤被石油污染之后，使得地里的植物不容易生长的很好，在他们之间存在食物的关系，这就会让人类的身体状况受到影响，所以，我们要实施有用的方法去进行治理。目前，根据研究数据统计，通过超声处理的办法来加强石油的污染物把土壤表面的污染物解决吸收，在超声的功率越来越强下，使得黏土的颗粒所吸附的稠油的数量就会减少，尤其是超声空化的作用，能够把土壤中所残存的油族等组分给去掉，其结果很是显著。关键词：超声；土壤；石油污染物；效果EffectofTheRemovalofOilPollutantsinSoilWangLixin,MaJifeng(CollegeofMechanicalScienceandEngineering,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,163318,China)Abstract：Afterthesoilcontaminatedbyoil,makingthefieldofplantisnoteasytogrowwellandintheirrelationshipbetweenfood,thiswillletthehumanhealthisaffected,so,weshouldimplementausefulapproachtogovernance.Atpresent,accordingtothestatistics,throughultrasonicprocessingmethodtoenhanceoilcontaminantsonthesurfaceofthesoilpollutantsolutionabsorption,underthegrowingpowerofultrasonic,makestheadsorptionofclayparticleswillreducethenumberofheavyoil,especiallytheeffectofultrasoniccavitation,canputinthesoiltoremoveresidualoilgroupcomponents,theresultisverysignificant.Keywords：Ultrasound;Soil;Oilpollution;Effect1材料与方法1.1石油污染土样的制备我采集的是荆州市郊的、无污染的、轻壤质的、土壤，其土层是20-50cm，首先进行了风干、除砂、除石，以及除植物等残渣的过程，然后，通过木棒去碾使其变碎，再通过1.43m的筛子去篩，使得土壤的pH值是7.8，其所含的有机质的数量是6.32g.Kg-1。再引用文献［2］的方法，把被石油污染的土壤配成浓度是25g.Kg-1的溶液。1.2污染土样的超声处理经过分批去量取以上所给的被污染的土样品即6.000g，放在50mL的离心管中，把25mL的蒸馏水放入，然后用型号为Q-700的、探头式的超声波仪给予超声的处理，而离心管是放在盛水的大烧杯中的，这是为了预防温度升高的太快，这时需要把超声功率定制为：15、30、45、60、75、90w等功率，而超声的时间是：5min、10min、15min、20min、25min、30min等，其超声的频率是20kHz，在等超声完成之后，以6500r/min的速度来进行离心，大概用10分钟，最后把上层的清液倒去，放在40℃的真空干燥箱中进行干燥。对于土样，同时，进行振荡的处理，以此作为一个对照。1.3土样中残油族组分的分离在以上干燥过的土样品中，放进去35mL的二氯甲烷，再用超声波发生器，即KQ-300DE型号的)，去萃取大约20min的时间，进行3次的反复去萃取，把其液体放在54℃的、旋转蒸发器中，进行进一步的浓缩，再通过过滤柱，即下层装的是脱脂棉，而上层装的是无水硫酸钠，其柱的出口放一个25mL的烧杯，使得质量法得到改进，从而很准确地称出经过处理的各种残油的数量。这是通过柱层析法把残油的样品而分离的，最后变成是饱和的烃、芳香的烃、胶质、以及沥青质等，通过气相色谱法而测定的是经过处理后的饱和烃的数量，在进样的口处，其温度保持290℃，而检测器的温度保持300℃，对于进样的数量是1μL，而升温的程序是2015.11测试工具与解决方案115在70℃下而进行1min，再以5℃/min的速率而升温到290℃，大约进行10min。2结果与讨论2.1超声功率对土壤TPH清除率的影响根据图1可以看到，低于60W的功率时，在超声时间增加下，使得土壤残油量的清除效率也随着他的改变而改变，为正增加，而其的最大幅度增加数位32.0-57.0%，当超声功率高于75W时，随着延长超声的时间，使得清除土壤残油量的效率为：其趋势先上升后下降，一旦超声时间是20min或者25min时，其达到最大的清除率，若一直增加超声的时间，但是残油的清除率并未有显著的变化，从解吸、液相中分析，也许是石油污染物受到土壤胶体的再吸附而引起的，在同样的超声时间下，只要超声功率在上升，其土壤残油量的清除率就会跟着做出相应的变化，通过本实验，可以知道最好的超声功率为90w；而超声时间是20min。图1不同超声功率对土壤中残油清除率的影响2.2不同超声功率对残油组分的影响对于各处理残油组分质量，对于对照组的残油，其中的饱和烃的组分的质量是最大的，而第二的是胶质、芳香等烃类，对于沥青质的数量是较少的；在不同的功率，以及不同的时间下，进行超声处理，使得土壤中的残油的质量与对照相比，其数值都在减少，而下降的幅度是9.0%到30.9%，其减少的数量是受到超声功率的影响，即随着增加而增大，而饱和烃、胶质的组分，则减少很明显，与对照相比均减少是8.3到28.3%，9.5%-59.9%，与对照比较，在功率是45w、70w，以及90w时，在不一样的时间处理下，饱和烃的减少数量平均是：9.7%、19.4%、23.3%，而胶质减少数量是：20.3%、40.1%、54.2%，对于芳香烃加上沥青质的减少数量是：9.5%、11.9%，20.4%，以上表明：在通过较高功率的超声处理后，对于土壤残油中的饱和烃、胶质组分，使用解吸的方法很好，而对芳香烃和沥青质的解吸存在缺点。2.3超声功率对残油中正构烷烃组分的影响经过半个小时的不同的超声的处理之后，见下图2中所示，正构烷烃组分都比对照的浓度要高，在45w功率的时候，nC14-nC20、nC21-nC28和nC29-nC32的浓度分别高于对照22.5%-87.4%，7.4%-20.8%和3.3%-8.3%；从图中可以看出，使用超声进行处理后，残油中的正构烷烃的浓度在上升，更加有利于在土壤中的石油烃类的自然降解。图2超声功率对残油中正构烷烃组分的影响3结论在同样的超声时间下，通过超声功率的加大，使得土壤残油量的清除效率也变大，在75w和90w的超声处理之后，在土壤中，通过解吸方法去残的油饱和烃、胶质组分的效果很显著，而对芳香烃、沥青质在解吸作用下是不足的，通过超声的处理，即加大了在残油中的正构烷烃即nC14-nC32的浓度。参考文献[1]刘晓艳,楚伟华,李雪峰,李英丽,戴春雷,王平利.石油污染物在土壤上的吸附/解吸实验研究进展[J].土壤.2007(02)[2]李永霞,郑西来,马艳飞.石油污染物在土壤中的环境行为研究进展[J].安全与环境工程.2011(04)[3]胡国华,李鸿业,赵沛伦,高宏.黄河多泥沙水体石油污染物自净实验研究[J].水资源保护.2000(04)作者简介王立新，男，1992年10月2日，东北石油大学机械科学与工程学院在读本科生