[發(fā)明專利]一種對石油污染土壤中粘土礦物粘附的老化型芳烴組分的洗脫方法

有效

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• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112588807B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;郭書海;吳波;王卅;李柏林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號: B09C1/02
• 分類號: B09C1/02;B09C1/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 何薇;李穎

本發(fā)明涉及一種石油污染土壤中粘土礦物粘附的老化型芳烴組分的洗脫方法。該方法主要通過設(shè)計(jì)兩級清洗工藝，分別采取不同配伍條件的清洗藥劑。第一級清洗預(yù)處理主要是對礦物粘附的飽和烷烴類脫附分離，在特定清洗參數(shù)下，第一級清洗處理以非離子型表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚為主劑，復(fù)配石油磺酸鹽，以硅酸鈉為助劑進(jìn)行清洗；第二級清洗處理主要是對粘土吸附的老化型芳烴類脫附分離，以陰離子型十八烷基二甲苯磺酸鈉為主劑，復(fù)配十二烷基苯磺酸鈉，以二乙胺為助劑進(jìn)行清洗。本發(fā)明中，一級清洗預(yù)處理主要對飽和烷烴類分離；二級清洗重點(diǎn)對含苯環(huán)類的老化芳烴類組分脫附。本發(fā)明工藝簡單、目標(biāo)性強(qiáng)、藥劑成本低，可提高土壤中石油類總體洗脫效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤污染修復(fù)領(lǐng)域，尤其適用于油田開采區(qū)積存的石油污染土壤，這類土壤特征是輕質(zhì)有機(jī)污染組分受揮發(fā)、氧化及生物降解作用,含量明顯減少，石油污染物老化明顯，族組成中重質(zhì)組分含量高。具體的涉及一種對石油污染土壤中粘土礦物粘附的老化型芳烴組分洗脫方法。

背景技術(shù)

油田區(qū)石油污染土壤來源于開采、運(yùn)輸和儲存等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。油污土壤組成復(fù)雜、污染老化程度高，土壤修復(fù)難度極大。水基藥劑清洗是解決油田土壤石油污染問題的首選方法，主要是通過對水-土分散體系加熱、投加清洗用表面活性劑及清洗助劑，實(shí)現(xiàn)土壤中礦物表面粘附的污油組分逐級脫附分離。該技術(shù)自由度大，普適性強(qiáng)。

影響石油污染土壤清洗效果的因素有兩個(gè)方面：一是土壤礦物組成、石油類污染物的揮發(fā)及老化程度；二是清洗藥劑配方及清洗工藝條件。在礦物組成方面，污染土壤的油土交互作用明顯，土壤礦物中，原生礦物一般占比30%-60%，以SiO₂為主，這類原生礦物表層吸附的石油污染物脫附比較容易，在普通的機(jī)械攪拌下，通過投加表面活性劑，在潤濕、乳化、增溶等化學(xué)作用和礦物表面摩擦剪切物理作用下，原生礦物表面的污油一般可獲得較高污染脫附效率；對應(yīng)地，粘土礦物粘附的石油類污染物，脫附就相對困難，主要是粘土中伊蒙混層礦物具有較大的比表面積和表面電荷，與石油類污染物形成更強(qiáng)的吸附結(jié)合力，粘土礦物吸附的污染物脫附率在很大程度上決定了土壤修復(fù)總體效率。在污染物性質(zhì)方面，未經(jīng)風(fēng)化的新鮮型油污土壤，石油烴與土壤的結(jié)合尚未緊密，污染物組成并未經(jīng)過長期自然氧化等作用而導(dǎo)致芳烴化或稠化度增加；但土壤積存一定時(shí)間后，土壤中低分子量、輕質(zhì)烴類通過揮發(fā)、氧化、生物降解等作用，高分子量、重組分石油類含量比例增加，這部分污染脫附較困難。綜上，對于油田積存的老化型污染土壤，清洗修復(fù)技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注粘土礦物吸附的石油類脫附以及污染物中芳烴類組分脫附。因此，要提高土壤中總石油類脫附效率，重點(diǎn)是提高粘土礦物粘附的老化型芳烴污染物的脫附率。

石油污染土壤清洗藥劑材料，可分為以下幾個(gè)類別：一是熱水加強(qiáng)堿液型的清洗劑（體系pH值約12以上），通過降低油水界面張力，使土壤礦物表面的石油乳化到水相中；二是熱水加常規(guī)表面活性劑（如十二烷基硫酸鈉、Tween80等），這種短分子鏈表面活性劑體系可以對低分子量、低沸點(diǎn)的石油類污染物直接脫附；三是用熱水和陽離子表面活性劑、油相（正庚烷類）、助劑（醇類）、鹽（氯化鈉）等，配制成微乳液，實(shí)現(xiàn)油、水、土三相分離。

上述三類清洗劑，存在共同缺陷，一是以日用洗化類表面活性劑構(gòu)成為主清洗藥劑，這些材料對原油組分的脫油能力均不足，且容易造成礦物的二次吸附；二是缺乏特定石油族組分的目標(biāo)性脫附清洗藥劑設(shè)計(jì)，尤其是對老化型芳環(huán)類以及重質(zhì)成分含量高的石油污染土壤，沒有考慮過特定目標(biāo)的脫附技術(shù)方法；三是清洗材料的化學(xué)性質(zhì)不同，要對應(yīng)設(shè)計(jì)清洗溫度范圍、藥劑配比與最適剪切條件等。總體上，提高石油污染土壤清洗效果，需要在清洗對象的目標(biāo)性和清洗藥劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行創(chuàng)新，才能夠提高污染土壤的總石油類脫附效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對石油污染土壤中粘土礦物粘附的老化型芳烴組分的洗脫方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：