当前课程知识点：土壤污染控制 > 5土壤污染控制技术 > 5.2物理化学控制技术 > 5.2.9溶剂浸提
现在我们一块来学习溶剂浸提技术
溶剂浸提又可以称为
化学浸提、溶剂萃取等
是一种利用溶剂将有害化学物质
从污染土壤中提取出来或去除的技术
我们前边讲化学淋洗技术的时候提到
化学淋洗技术分为化学清洗和浸提法
实际上溶剂浸提技术
就可以认为是化学淋洗技术的一种变种
其对PCBₛ
油脂等水溶性差
容易吸附或粘附在土壤的污染物
比较适用
因此
它主要的修复原理
其实就是相似相溶原理
这是溶剂浸提技术的基本流程图
我们可以来看
对于浸提剂而言
经过过滤和储存
加入到溶剂浸提罐中
来实现污染土壤中化学物质通过
相似相溶原理的浸提和去除
同时还可以通过热交换、充气等等
实现强化
对于溶剂浸提技术而言
浸提剂及其功能至关重要
下面我们就来看浸提剂及其选择原则
对于易溶于水的污染物
我们可以选择水作溶剂
对于不溶于水且极性较低的溶质
我们可以选择低沸点的碳氢化合物
如己烷
戊烷
丙酮
乙醚等
而对于不溶于水又极性较高的溶质
我们可以选用醇类
醚类
酮类
酯类或者混合溶剂来对其进行浸提
我们来看溶剂浸提技术的特点
溶剂浸提技术的设备一般为标准组件
因此容易购买
运输方便
技术推广性较强
还可根据土壤体积
调节系统的容积和容量
可在污染场地就地开展
即所谓的原址异位修复
溶剂浸提技术一般是在原场地进行挖掘
和浸提处理
既省去大量的运输费用和额外的土壤处理费用
同时浸提剂还可以循环使用
另外溶剂浸提可处理土壤中
难以分离和去除的污染物
修复效率比较快捷
而且比较高效
因此它是一种典型的异位修复技术
具有异位修复技术的一般优点
和通常的问题
因此它更适用于浓度高
不易分离去除的土壤污染物
也是在污染土壤修复中
比较有特点的一种修复技术
下面我们来看溶剂浸提技术的影响因素
及其强化
首先是溶剂浸提技术的影响因素
第一个方面是土壤性质
我们先来看土壤性质中的土壤质地
和化学淋洗技术类似
砂质土壤由于土壤孔隙率大
溶剂扩散进土壤颗粒内部阻力较小
所以包括石油等一些有机污染物
就比较容易去除
因此
对于溶剂浸提技术而言
砂质土壤也是比较适用的
而黏粒含量高的土壤
通透性较差
同时由于其比表面积较大
对污染物具有强烈的吸附作用
因此会大大降低污染物的
浸提和溶出效率
不太适用于溶剂浸提技术
我们再看土壤性质中的土壤有机质含量
土壤有机质含量与污染物吸附量成正比
土壤有机质含量较高时不利于污染物的去除
土壤含水率
溶剂浸提效率一般随着含水率的增大
而不断下降
随着土壤中含水率的增大
会在溶剂与含油土壤的接触界面处
形成一层水膜
减少固液两相间的接触面积
进而影响到石油等有机污染物
从土壤迁移到溶液中的总体效率
第二个方面
污染物的性质及老化时间
会对溶剂浸提技术产生影响
如饱和组分和芳香组分等轻质组分
比较容易通过溶剂浸提技术去除
而胶质和沥青等重质成分
由于其分子量大
黏度高
强烈吸附在土壤中
因此比较难以去除
而复杂的有机污染物在土壤中
老化时间越长
轻组分挥发越多
剩余的重组分则会强烈吸附在土壤中
不易去除
所以老化时间越长
一般情况下溶剂浸提效率也会越差
刚才我们提到浸提剂
对于溶剂浸提技术至关重要
下面我们就来看
浸提剂性质对于溶剂浸提技术的影响
首先浸提剂界面张力过小
易发生乳化现象
使两相较难分离
另外浸提剂黏度低
则流动性比较好
有利于流动与传质
因此我们结合安全性
经济性和不易造成二次污染等
萃取剂应以化学稳定性
热稳定性
无毒无害
不易燃易爆等浸提剂为优先
下面我们再来看溶剂浸提技术的适用性
溶剂浸提技术
一般比较适用于修复PCBₛ
石油烃
氯代烃
多环芳烃
农药等有机污染土壤
湿度过高的土壤一般不适用
如含水率大于20％的土壤要先风干
避免水分稀释浸提剂
从而降低其提取效率
另外黏粒含量大于15％的土壤
也不适用
我们再来看溶剂浸提技术的强化
主要有以下几种强化手段
首先是搅拌
提高搅拌强度
一方面能增强土壤颗粒表面之间的摩擦作用
克服土壤颗粒与污染物分子间的作用力
另一方面能促使萃取剂与污染物充分作用
使污染物更易从土壤中脱附
土壤中石油类污染物的去除效率
一般随搅拌强度的提高而增加
另外一种有效的强化手段是超声
超声可击碎土壤颗粒
促使萃取剂进入土壤颗粒内部而发挥作用
显著促进有机污染物从土壤解吸
从而提高土壤中污染物的浸提和去除效率
另外还可以通过超临界萃取技术
对其进行加强
超临界萃取的加强
适用于含有PCBₛ
和PAHₛ等有机污染物污染土壤的修复
首先可以将污染土壤放置于
装有临界流的容器中
利用二氧化碳
丙烷
丁烷或酒精
在临界压力和临界温度下形成流体
使有机污染物移动到容器上部
随后泵入第二个容器
在第二个容器中湿度和压力在下降
浓缩的有机污染物则可以回收处理
而超临界流体可以再次回收加以利用
超临界萃取强化方法
适用于处理PCBₛ污染的沉积物和土壤
其萃取效率可以达到90％-98％
当然超临界萃取技术工艺复杂
费用较高
因此目前很少使用
还没有广泛的开展和推广
下面我们来看一个
简单的溶剂浸提技术应用实例
即PCBₛ污染土壤的修复
美国Terra Kleen公司
利用溶剂浸提技术
修复约2万立方米
被PCBₛ和二噁英污染的土壤和沉积物
在这样一个修复案例中
浓度达2万mg/kg的PCBₛ
减少到1mg/kg
二噁英的浓度减幅超过了99.9％
达到并超过了
有毒物质控制协议案中
关于PCBₛ浓度2mg/kg的标准
可见效果非常明显
这就是溶剂浸提技术这一部分的内容
谢谢大家
-1.1土壤环境
-1.2土壤生态系统组成及其环境生态意义
-1.3土壤性质
-1.4土壤形成
-土壤污染控制第一部分作业
-2.1土壤污染及其特点
-2.2土壤典型污染物
-土壤污染控制第二部分作业
-3.1土壤环境中物质的迁移转化规律
-3.2土壤环境中典型污染物的运移
-土壤污染控制第三部分作业
-4.1土壤环境法律法规体系
-4.2污染土壤环境风险评估
-4.3污染土壤环境风险控制
-土壤污染控制第四部分作业
-5.1土壤污染控制与土壤修复概念及分类
-5.2物理化学控制技术
--5.2.3热解吸
-5.3生物控制技术
-5.4集成控制技术
-土壤污染控制第五部分作业
-6.1污染场地
-6.2污染场地环境管理主要环节
-土壤污染控制第六部分作业
-土壤污染控制
