[發明專利]土壤中單一污染源VOC熱脫附動力學試驗方法

有效

• 申請號: 201910166276.X
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109827864B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 許偉;施維林;蔡慧;陳潔;賀志剛;孟憲榮
• 申請（專利權）人: 蘇州市環境科學研究所;蘇州科技大學;蘇州逸凡特環境修復有限公司;蘇州中益世紀生態環境設計研究有限公司
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

本發明通過實時監測并記錄土壤試樣質量m，得到土壤試樣質量損失率曲線，進而分析獲得VOC熱脫附動力學參數，解決了土壤中的VOC蒸發熱脫附過程明顯地偏離VOC純物質的本征性質、現有技術缺乏有效試驗研究真實條件下受多種因素影響的土壤中VOC的脫附過程的手段、土壤中VOC熱脫附動力學研究也無法沿用現有的脫附理論的難題。采用本發明的方法，可以明晰地研究區分出VOC在土壤中的熱脫附的兩個階段的動力學過程，并可擬合得到有關參數，為熱脫附法治理的受VOC污染的土壤提供有益的參數和指導。

技術領域

本發明涉及一種有機污染物試驗方法，具體地說是一種土壤中單一污染源VOC熱脫附動力學試驗方法。

背景技術

VOCs(volatile organic compounds)揮發性有機物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa、常壓下沸點在50～260℃以下的有機化合物，或在常溫常壓下任何能揮發的有機固體或液體。VOCs是一類組成非常復雜的化合物總稱，包括烷烴、烯烴、鹵代烴芳香烴以及醛酮等幾百種化合物。土壤中的VOCs涵蓋上述部分有機物，包括鹵代烴、芳香烴等。這些VOCs一般具有環境蓄積性、生物蓄積性，高毒性等特點。

隨著石油和化工工業的發展，土壤揮發性有機物污染正不斷擴大。隨著城市化和工業化進程的加快，城市和工業區附近的土壤有機污染日益加?。鹤匀画h境中的有機化學品大部分進入了土壤環境，土壤生態系統成了有機污染物的最大受體，甚至有些有機污染物具有毒性、生物蓄積性，能在土壤環境中持久存在，對生態環境和人類健康的危害越來越大。近年來，由于土壤有機物污染引起的疾病和環境公害事件屢見不鮮。土壤中有機污染物主要包括揮發性有機物和半揮發性有機污染物。

目前針對土壤VOCs檢測法規有很多，中國環境標準HJ642-2011《土壤和沉積物揮發性有機物的測定吹掃捕集/氣相色譜-質譜法》，HJ679-2013《土壤和沉積物頂空-氣相色譜法丙烯醛、丙烯腈、乙腈》，HJ642-2013《土壤和沉積物揮發性有機物的測定頂空/氣相色譜-質譜法》等。

根據采用方法與原理的不同，土壤修復技術分為物理法(客土法、焚燒法、熱脫附法等)、化學法(化學氧化還原法、化學淋洗法、光降解法、原位可滲透反應墻等)、生物法(微生物法、植物法、動物法)和聯合修復法(化學-生物聯合法、物理-生物聯合法)。

對于城市工業污染場地，受到城市土地經濟價值的驅動，修復技術應該具有周期短、二次風險小、穩定性高、對土壤結構破壞性小等特點，以實現土地的商業化用途。熱脫附技術因具有去除效率高、修復周期短、無二次污染、修復后土壤可利用等優勢，近年來得到了廣泛的關注和研究，是一種修復治理化工污染場地的理想技術。

熱脫附技術是修復污染土壤(污泥、沉淀物、濾渣)的有效技術之一，熱脫附不同于焚燒，有機污染組分的分解不是其預期目的，而是通過直接或間接加熱，將土壤中有機污染組分加熱至足夠高的溫度，使其與土壤分離的過程。熱脫附系統可通過調節加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從一相轉化為另一相。熱脫附主要包含兩個基本過程：一是加熱待處理物質，將目標污染物揮發成氣態分離；二是將含有污染物的尾氣進行冷凝、收集以及焚燒等處理至達標后排放至大氣中。

一般認為，土壤中VOCs的熱脫附過程主要受以下因素影響：

1、VOCs在土壤中的去除過程主要是物理蒸發，脫附分為兩個階段，首先是土壤顆粒表面的快速蒸發，第二階段蒸發受到顆粒內部擴散的限制；

2、溫度是影響熱脫附過程最主要的因素，隨著溫度的升高，污染物的脫附效率和降解效率會顯著提高，但溫度較高時可能會伴隨著其他副產物的生成，如熱脫附后多氯聯苯降解效率可達48％-70％，但是由于PCDFs的生成，毒性當量反而是原始土壤毒性當量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(氣相)；

3、土壤中VOCs蒸發速率比VOCs純物質的蒸發速率小(如在同等條件下芘的蒸發速率比純芘的蒸發速率小5倍)；