近年來,關(guān)于柴油污染土壤的研究越來越多,人們除了希望使用的表面活性劑能降低柴油污染的程度,更多地開始關(guān)注使用的表面活性劑對土壤的二次污染。目前修復(fù)柴油污染土壤的表面活性劑主要有陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑以及陰 - 非復(fù)合表面活性劑。不同的表面活性劑在土壤中具有不同的特性。其中陽離子表面活性劑因土壤帶負電荷而易被土壤吸附,大大降低其修復(fù)效率,所以采用陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。陰離子表面活性劑溶解性好,易于降解,但容易與土壤中的二價陽離子(Ca2+、Mg2+)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),降低了修復(fù)的效率。非離子表面活性劑有更強的增容能力,但在土壤上吸附損失較為嚴重,同樣降低了修復(fù)的效率。而陰離子 - 非離子復(fù)合表面活性劑具有較高的洗脫效率,而且陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑的配比能有效的改善土壤對非離子表面活性劑的吸附,但是長期使用仍然會有引入較多污染物,造成土壤二次污染。
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種能夠提高柴油脫附率的同時,又能減少環(huán)境污染的新型表面活性劑及其配制方法。
一、為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的解決方案是 :
提供用于處理柴油污染土壤脫附劑的配制方法,具體包括以下步驟 :
步驟A :進行正交實驗確定最佳實驗條件 :取至少9組相同且等量的被柴油污染的土壤,且每組土壤的柴油含量相同,每組土壤用相同且等量的脫附劑進行土壤脫附柴油實驗,根據(jù)助劑濃度、溫度和震蕩時間來進行正交實驗設(shè)計 ;其中,助劑濃度是指實驗中加入的助劑在超純水、助劑和脫附劑的混合溶液中的濃度,溫度是指實驗中需要被震蕩的物質(zhì)進行震蕩操作時的溫度,震蕩時間是指實驗中的震蕩時間,脫附劑采用任意一種能用于柴油污染土壤中柴油脫附的脫附劑 ;實驗結(jié)束后,選出土壤的柴油脫附率最高的一組,將該組的助劑濃度、溫度和震蕩時間確定為最佳實驗條件 ;
步驟 B :在步驟 A 中確定的最佳實驗條件下,并確定至少 3 個比較濃度值,分別進行如下脫附劑對柴油脫附效果的比較實驗 :
a :取至少 6 組相同且等量的被柴油污染的土壤,根據(jù)確定的比較濃度值,分別采用溶液濃度為比較濃度值的十二烷基硫酸鈉(SDS)、TX-100,進行單一脫附劑的土壤脫附柴油實驗,記錄各組實驗結(jié)束后的土壤柴油脫附率 ;
b :取至少 9 組相同且等量的被柴油污染的土壤,根據(jù)確定的比較濃度值,分別采用溶液濃度為比較濃度值的復(fù)合型脫附劑,進行土壤脫附柴油實驗,其中復(fù)合型脫附劑是指 :十二烷基硫酸鈉和 TX-100 的質(zhì)量比為 5 ∶ 5 的復(fù)合型脫附劑、十二烷基硫酸鈉和皂角苷(Saponin)的質(zhì)量比為 5 ∶ 5 的復(fù)合型脫附劑、TX-100 和皂角苷的質(zhì)量比為 5 ∶ 5 的復(fù)合型脫附劑,并記錄各組實驗結(jié)束后的土壤柴油脫附率 ;
c :取至少 9 組相同且等量的被柴油污染的土壤,根據(jù)確定的比較濃度值,分別采用溶液濃度為比較濃度值的復(fù)合型脫附劑,進行土壤脫附柴油實驗,其中復(fù)合型脫附劑是指 :十二烷基硫酸鈉和 TX-100 的質(zhì)量比為 6 ∶ 4 的復(fù)合型脫附劑、十二烷基硫酸鈉和皂角苷的質(zhì)量比為 6 ∶ 4 的復(fù)合型脫附劑、TX-100 和皂角苷的質(zhì)量比為 6 ∶ 4 的復(fù)合型脫附劑,并記錄各組實驗結(jié)束后的土壤柴油脫附率 ;
d :取至少 9 組相同且等量的被柴油污染的土壤,根據(jù)確定的比較濃度值,分別采用溶液濃度為比較濃度值的復(fù)合型脫附劑,進行土壤脫附柴油實驗,其中復(fù)合型脫附劑是指 :十二烷基硫酸鈉和 TX-100 的質(zhì)量比為 8 ∶ 2 的復(fù)合型脫附劑、十二烷基硫酸鈉和皂角苷的質(zhì)量比為 8 ∶ 2 的復(fù)合型脫附劑、TX-100 和皂角苷的質(zhì)量比為 8 ∶ 2 的復(fù)合型脫附劑,并記錄各組實驗結(jié)束后的土壤柴油脫附率 ;
步驟 C :比較步驟 B 中的各組實驗結(jié)束后的土壤柴油脫附率,選出土壤的柴油脫附率最高的一組,該組的復(fù)合型脫附劑的組成、組成質(zhì)量比和濃度,即為用于處理柴油污染土壤的新型復(fù)合型脫附劑的配制結(jié)果 ;
所述土壤脫附柴油實驗的操作步驟包括 :取被柴油污染的土壤、超純水、助劑和脫附劑加入到塑料離心管中,在臺式震蕩器中進行震蕩,然后在離心機中以 3000r/min 離心10min,棄去液相得到土壤,將土壤放在烘箱中以 70℃烘干 ;稱取烘干后的土壤于玻璃離心管中,添加三氯甲烷,使土壤和三氯甲烷的比例為 2g :10mL,在 50℃下以 50KHz 功率的超聲萃取 20min,然后以 3000r/min 離心 20min 得到上清液和土壤沉淀,取土壤沉淀再次添加
三氯甲烷,使土壤沉淀和三氯甲烷的比例為 2g :10mL,在 50℃下以 50KHz 功率的超聲萃取20min,然后以 3000r/min 離心 20min 得到上清液和土壤沉淀 ;將兩次離心得到的上清液合并于三角瓶中,再在 70℃下水浴加熱除去三氯甲烷即得到柴油,將柴油冷卻至室溫,稱量柴油的質(zhì)量,根據(jù)原來被柴油污染的土壤中的柴油含量,計算得到柴油脫附率。
作為進一步的改進,所述步驟 A 中,采用助劑濃度 1g/L、3g/L、5g/L,溫度 50℃、60℃、70℃,震蕩時間 40min、50min、60min,進行正交實驗設(shè)計。 作為進一步的改進,所述步驟 A 中確定的最佳實驗條件為助劑濃度為 5g/L,溫度為 70℃,震蕩時間為 50min。 作為進一步的改進,所述助劑是硅酸鈉。 作為進一步的改進,所述步驟 B 中的比較濃度值是 1g/L、3g/L、5g/L。
提供基于所述的配制方法配制的用于處理柴油污染土壤的新型脫附劑,包括十二烷基硫酸鈉,所述用于處理柴油污染土壤的新型脫附劑由十二烷基硫酸鈉、皂角苷、硅酸鈉和水組成,十二烷基硫酸鈉與皂角苷的質(zhì)量比為 5:5,十二烷基硫酸鈉的濃度為 0.5g/L,皂角苷的濃度為 0.5g/L,硅酸鈉濃度為 5g/L。
作為進一步的改進,所述皂角苷的熔點為 193℃,密度為 1.015g/L,易溶于水。
作為進一步的改進,所述用于處理柴油污染土壤的新型脫附劑密度為 0.88g/mL,臨界膠束濃度,即 CMC 為 7.01mM/L。
二、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是 :
本發(fā)明配制的的新型脫附劑不僅具有范圍廣、處理效率高、原料廣泛而廉價等特點,同時也兼具對環(huán)境友好的特點,適用于推廣使用。采用該新型脫附劑對柴油污染土壤進行處理,不僅能降低了對土壤的二次污染,而且具有較高的柴油脫附率。