超聲去除土壤中石油污染物的效果

王立新,麻繼峰

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶,163318）

超聲去除土壤中石油污染物的效果

王立新,麻繼峰

（東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶,163318）

土壤被石油污染之后，使得地里的植物不容易生長的很好，在他們之間存在食物的關(guān)系，這就會讓人類的身體狀況受到影響，所以，我們要實施有用的方法去進(jìn)行治理。目前，根據(jù)研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過超聲處理的辦法來加強(qiáng)石油的污染物把土壤表面的污染物解決吸收，在超聲的功率越來越強(qiáng)下，使得黏土的顆粒所吸附的稠油的數(shù)量就會減少，尤其是超聲空化的作用，能夠把土壤中所殘存的油族等組分給去掉，其結(jié)果很是顯著。

超聲；土壤；石油污染物；效果

1 材料與方法

1.1 石油污染土樣的制備

我采集的是荊州市郊的、無污染的、輕壤質(zhì)的、土壤，其土層是20-50cm，首先進(jìn)行了風(fēng)干、除砂、除石，以及除植物等殘渣的過程，然后，通過木棒去碾使其變碎，再通過1.43m的篩子去篩，使得土壤的pH值是7.8，其所含的有機(jī)質(zhì)的數(shù)量是6.32g.Kg-1。再引用文獻(xiàn)［2］的方法，把被石油污染的土壤配成濃度是25g. Kg-1的溶液。

1.2 污染土樣的超聲處理

經(jīng)過分批去量取以上所給的被污染的土樣品即6.000g ，放在50mL的離心管中，把25mL的蒸餾水放入，然后用型號為Q-700的、探頭式的超聲波儀給予超聲的處理，而離心管是放在盛水的大燒杯中的，這是為了預(yù)防溫度升高的太快，這時需要把超聲功率定制為：15、30、45、60、75、90w等功率，而超聲的時間是：5min、10min、15min、20min、25min、30min等，其超聲的頻率是20kHz，在等超聲完成之后，以6500r/min的速度來進(jìn)行離心，大概用10分鐘，最后把上層的清液倒去，放在40℃的真空干燥箱中進(jìn)行干燥。

對于土樣，同時，進(jìn)行振蕩的處理，以此作為一個對照。

1.3 土樣中殘油族組分的分離

在以上干燥過的土樣品中，放進(jìn)去35mL的二氯甲烷，再用超聲波發(fā)生器，即KQ-300DE型號的)，去萃取大約20min的時間，進(jìn)行3次的反復(fù)去萃取，把其液體放在54℃的、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮，再通過過濾柱，即下層裝的是脫脂棉，而上層裝的是無水硫酸鈉，其柱的出口放一個25mL的燒杯，使得質(zhì)量法得到改進(jìn)，從而很準(zhǔn)確地稱出經(jīng)過處理的各種殘油的數(shù)量。這是通過柱層析法把殘油的樣品而分離的，最后變成是飽和的烴、芳香的烴、膠質(zhì)、以及瀝青質(zhì)等，通過氣相色譜法而測定的是經(jīng)過處理后的飽和烴的數(shù)量，在進(jìn)樣的口處，其溫度保持290℃，而檢測器的溫度保持300℃，對于進(jìn)樣的數(shù)量是1μL，而升溫的程序是在70℃下而進(jìn)行1min，再以5℃/min的速率而升溫到290℃，大約進(jìn)行10min。

2 結(jié)果與討論

2.1 超聲功率對土壤TPH清除率的影響

根據(jù)圖1可以看到，低于60W的功率時，在超聲時間增加下，使得土壤殘油量的清除效率也隨著他的改變而改變，為正增加，而其的最大幅度增加數(shù)位32.0-57.0%，當(dāng)超聲功率高于75W時，隨著延長超聲的時間，使得清除土壤殘油量的效率為：其趨勢先上升后下降，一旦超聲時間是20min或者25min時，其達(dá)到最大的清除率，若一直增加超聲的時間，但是殘油的清除率并未有顯著的變化，從解吸、液相中分析，也許是石油污染物受到土壤膠體的再吸附而引起的，在同樣的超聲時間下，只要超聲功率在上升，其土壤殘油量的清除率就會跟著做出相應(yīng)的變化，通過本實驗，可以知道最好的超聲功率為90w；而超聲時間是20min。

圖1 不同超聲功率對土壤中殘油清除率的影響

2.2 不同超聲功率對殘油組分的影響

對于各處理殘油組分質(zhì)量，對于對照組的殘油，其中的飽和烴的組分的質(zhì)量是最大的，而第二的是膠質(zhì)、芳香等烴類，對于瀝青質(zhì)的數(shù)量是較少的；在不同的功率，以及不同的時間下，進(jìn)行超聲處理，使得土壤中的殘油的質(zhì)量與對照相比，其數(shù)值都在減少，而下降的幅度是9.0%到30.9%，其減少的數(shù)量是受到超聲功率的影響，即隨著增加而增大，而飽和烴、膠質(zhì)的組分，則減少很明顯，與對照相比均減少是8.3到28.3%，9.5%-59.9%，與對照比較，在功率是45w、70w，以及90w時，在不一樣的時間處理下，飽和烴的減少數(shù)量平均是：9.7%、19.4%、23.3%，而膠質(zhì)減少數(shù)量是：20.3%、40.1%、54.2%，對于芳香烴加上瀝青質(zhì)的減少數(shù)量是：9.5%、11.9%，20.4%，以上表明：在通過較高功率的超聲處理后，對于土壤殘油中的飽和烴、膠質(zhì)組分，使用解吸的方法很好，而對芳香烴和瀝青質(zhì)的解吸存在缺點。

2.3 超聲功率對殘油中正構(gòu)烷烴組分的影響

經(jīng)過半個小時的不同的超聲的處理之后，見下圖2中所示，正構(gòu)烷烴組分都比對照的濃度要高，在45w功率的時候，nC14-nC20、nC21-nC28和nC29-nC32的濃度分別高于對照22.5%-87.4%，7.4%-20.8%和3.3%-8.3%；從圖中可以看出，使用超聲進(jìn)行處理后，殘油中的正構(gòu)烷烴的濃度在上升，更加有利于在土壤中的石油烴類的自然降解。

圖2 超聲功率對殘油中正構(gòu)烷烴組分的影響

3 結(jié)論

在同樣的超聲時間下，通過超聲功率的加大，使得土壤殘油量的清除效率也變大，在75w和90w的超聲處理之后，在土壤中，通過解吸方法去殘的油飽和烴、膠質(zhì)組分的效果很顯著，而對芳香烴、瀝青質(zhì)在解吸作用下是不足的，通過超聲的處理，即加大了在殘油中的正構(gòu)烷烴即nC14-nC32的濃度。

[1]劉曉艷,楚偉華,李雪峰,李英麗,戴春雷,王平利.石油污染物在土壤上的吸附/解吸實驗研究進(jìn)展[J].土壤. 2007(02)

[2] 李永霞,鄭西來,馬艷飛. 石油污染物在土壤中的環(huán)境行為研究進(jìn)展[J]. 安全與環(huán)境工程. 2011(04)

[3] 胡國華,李鴻業(yè),趙沛?zhèn)?高宏. 黃河多泥沙水體石油污染物自凈實驗研究[J]. 水資源保護(hù). 2000(04)

王立新，男，1992年10月2日，東北石油大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院在讀本科生

Effect of The Removal of Oil Pollutants in Soil

Wang Lixin,Ma Jifeng
(College of Mechanical Science and Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

After the soil contaminated by oil,making the field of plant is not easy to grow well and in their relationship between food,this will let the human health is affected,so,we should implement a useful approach to governance.At present,according to the statistics,through ultrasonic processing method to enhance oil contaminants on the surface of the soil pollutant solution absorption, under the growing power of ultrasonic,makes the adsorption of clay particles will reduce the number of heavy oil,especially the effect of ultrasonic cavitation,can put in the soil to remove residual oil group components,the result is very significant.

Ultrasound;Soil;Oil pollution;Effect