污染土壤中多环芳烃热解吸影响因素的研究
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（１５１１８Ｓ１８０）。
９０
石 油 炼 制 与 化 工 ２０１８年 第４９卷
中的树叶、树枝和石 子 等 异 物 除 去，放 置 阴 凉 通 风 处风干（２天左右），放置于磨塞玻璃瓶中 于 ４ ℃ 冰 箱保存。不同粒径的污染土壤通过筛分得到。污 染 土 壤 分 别 通 过１０，１８，３５，６０，８０，２００ 目 的 不 锈 钢 网筛进行筛分。
关 键 词 ：多 环 芳 烃 污 染 场 地 土 壤 修 复 热 解 吸
石油污染土壤中的有机污染物主要包括苯系物、 多环芳烃（ＰＡＨｓ）、正 构 烷 烃 和 含 硫 化 合 物 等。 多 环 芳烃是指分子结构中包含两个以上苯环的碳氢化合 物，包括 萘、蒽、菲、芘 等 １５０ 余 种 化 合 物，环 境 中 的 ＰＡＨｓ主要 来 源 于 化 石 燃 料 和 有 机 质 的 不 完 全 燃 烧［１２］。ＰＡＨｓ为石油和化工污染场地中常见的有机 污染物，对人类及动物有很强的毒性，可通过呼吸、皮 肤接触、饮食摄入等方式进入人或动物体内，影响肝、 肾等器官的正常功能，甚至引起癌变。美国环境保护 署筛选出了１６种 ＰＡＨｓ作为优先控制对象。随着国 内“土十条”的颁布和实施，污染土壤中 ＰＡＨｓ的危害 问题也已引起高度重视，如何合理有效地处置 ＰＡＨｓ 污染土壤成为亟需解决的技术难题［３７］。
５００ ℃加热条件 下，土 壤 中 油 脂 的 脱 附 效 果，发 现 ４５０ ℃以上的温 度 基 本 能 够 确 保 所 有 的 污 染 物 得 到去除。Ｑｉ等 考 ［１５］ 察 热 解 吸 温 度 和 土 壤 粒 径 对 土壤中 ＰＣＢｓ的解吸效率的影响，实 验结果表明 在 ６００ ℃的温 度 下 加 热 １ｈ，土 壤 中 ＰＣＢｓ的 去 除 率 可达９８％，温度升高 ＰＣＢｓ的 去 除 率 提 高，但 分 解 率并不提高；ＰＣＢｓ的 脱 氯 反 应 发 生 在 表 面 脱 附之 前 ，土 壤 粒 径 越 小 ，ＰＣＢｓ的 去 除 率 和 分 解 率 都 越 高 。 被污染土壤的土质类型以及土壤中的有机质都会对 有机 污 染 物 的 热 解 吸 过 程 产 生 影 响。Ｆａｌｃｉｇｌｉａ 等 对 ［１６］ 比５种不同土质的柴 油 污 染 土 壤 的 热 解 吸 温 度 ，结 果 表 明 柴 油 在 土 壤 表 面 的 吸 附 作 用 和 脱 附 效 率 受 土 质 影 响 较 大 ，在 其 它 条 件 一 致 的 情 况 下 ，对 于砂土和粉质土，柴油热解吸温度只需１７５ ℃；而对 于黏土，热解吸温度较高为２５０ ℃。已有研究表明， 热 解吸 技术 是 有 机 污 染 场 地 修 复 的 有 效 手 段，但 土 壤粒径对重质多环芳烃热解吸过程影响的研究还存 在不足。本课题针对某污染土壤中重质多环芳烃， 考 察土 壤粒 径、处 理 温 度 和 时 间 等 因 素 对 热 解 吸 效 果 的 影 响 ，并 进 行 热 解 吸 动 力 学 的 拟 合 ，分 析 各 因 素 对热解吸过程的影响。 １ 实 验
在 热 解 吸 技 术 的 众 多 影 响 因 素 中，加 热 温 度 是决定 土 壤 热 解 吸 技 术 有 效 性 的 最 关 键 因 素。 Ｆａｌｃｉｇｌｉａ等 报 ［１３］ 道 １００～３００ ℃ 加 热 条 件 下，土 壤 中汽油的热脱附动力学过程，污染物在１５０ ℃条件 下，去 除 率 接 近 １００％。Ａｒａｒｕｎａ 等［１４］研 究 １００～
１１ 污 染 土 壤 的 准 备 污染土壤样品采自某焦化污染场地。将土壤
收 稿 日 期 ：２０１７１０１９；修 改 稿 收 到 日 期 ：２０１７１２０１。 作 者 简 介 ：李 磊 ，博 士 ，研 究 方 向 为 环 境 催 化 和 土 壤 修 复 。 通 讯 联 系 人 ：李 磊 ，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｌｅｉ１９０５２７３＠１２６．ｃｏｍ。 基金项 目：中 石 化 炼 化 工 程 （集 团 ）股 份 有 限 公 司 资 助 项 目
热 解 吸 是 一 项 新 型 的 非 燃 烧 技 术 ，是 指 采 用 直 接 或 间 接 热 交 换 方 式 ，将 有 机 污 染 物 加 热 到 足 够 高 的 温 度 ，使 其 蒸 发 并 从 受 污 染 介 质 中 分 离 的 过 程 。 ［８９］ 它 主 要 针 对 挥 发 和 半 挥 发 性 的 污 染 物 ，被广 泛 应 用 于 污 染 场 地 修 复。 热 解 吸 技 术 对 挥发和半 挥 发 性 污 染 物 处 理 效 果 好，操 作 设 备 简 单 且 易 操 作 。 自 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 以 来 ，多 个 国 家 的 研究者对含挥发性 污 染 物（二 甲 苯、三 氯 乙 烯 等）、 多氯联 苯 （ＰＣＢｓ）、ＰＡＨｓ、二 英、石 油 以 及 十 六 烷和 Ｃ１０～Ｃ２２等 多 种 有 机 物 污 染 对 象 进 行 热 解 吸 研 究 。 ［１０１２］
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石 油 炼 制 与 化 工 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ
２０１８年 ４月 第４９卷 第４期
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李 磊，李 怿，王龙延，王 乾，白正伟
（中石化炼化工程 （集团） 股份有限公司洛阳技术研发中心，河南 洛阳 ４７１００３）
摘 要：以某污染场地多环芳烃污染土壤为原料，考 察 了 热 解 吸 修 复 温 度、时 间、土 壤 粒 径 等 对 污 染 土 壤 中 超 标 多 环 芳烃热解吸效率的影响，并对各粒径土壤热解吸 数 据 进 行 了 一 级 动 力 学 拟 合，得 到 了 反 应 速 率 常 数犽。 实 验 结 果 表 明：处 理温度越高、时间越长，热解吸效果越好；土壤粒径越小，土壤中的多环芳烃热解吸速率越快。上述结果 对 热 解 吸 系 统 的 设 计 具 有 实 际 意 义 ，有 利 于 节 能 降 耗 和 工 艺 优 化 。
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石 油 炼 制 与 化 工 ２０１８年 第４９卷
中的树叶、树枝和石 子 等 异 物 除 去，放 置 阴 凉 通 风 处风干（２天左右），放置于磨塞玻璃瓶中 于 ４ ℃ 冰 箱保存。不同粒径的污染土壤通过筛分得到。污 染 土 壤 分 别 通 过１０，１８，３５，６０，８０，２００ 目 的 不 锈 钢 网筛进行筛分。
关 键 词 ：多 环 芳 烃 污 染 场 地 土 壤 修 复 热 解 吸
石油污染土壤中的有机污染物主要包括苯系物、 多环芳烃（ＰＡＨｓ）、正 构 烷 烃 和 含 硫 化 合 物 等。 多 环 芳烃是指分子结构中包含两个以上苯环的碳氢化合 物，包括 萘、蒽、菲、芘 等 １５０ 余 种 化 合 物，环 境 中 的 ＰＡＨｓ主要 来 源 于 化 石 燃 料 和 有 机 质 的 不 完 全 燃 烧［１２］。ＰＡＨｓ为石油和化工污染场地中常见的有机 污染物，对人类及动物有很强的毒性，可通过呼吸、皮 肤接触、饮食摄入等方式进入人或动物体内，影响肝、 肾等器官的正常功能，甚至引起癌变。美国环境保护 署筛选出了１６种 ＰＡＨｓ作为优先控制对象。随着国 内“土十条”的颁布和实施，污染土壤中 ＰＡＨｓ的危害 问题也已引起高度重视，如何合理有效地处置 ＰＡＨｓ 污染土壤成为亟需解决的技术难题［３７］。
５００ ℃加热条件 下，土 壤 中 油 脂 的 脱 附 效 果，发 现 ４５０ ℃以上的温 度 基 本 能 够 确 保 所 有 的 污 染 物 得 到去除。Ｑｉ等 考 ［１５］ 察 热 解 吸 温 度 和 土 壤 粒 径 对 土壤中 ＰＣＢｓ的解吸效率的影响，实 验结果表明 在 ６００ ℃的温 度 下 加 热 １ｈ，土 壤 中 ＰＣＢｓ的 去 除 率 可达９８％，温度升高 ＰＣＢｓ的 去 除 率 提 高，但 分 解 率并不提高；ＰＣＢｓ的 脱 氯 反 应 发 生 在 表 面 脱 附之 前 ，土 壤 粒 径 越 小 ，ＰＣＢｓ的 去 除 率 和 分 解 率 都 越 高 。 被污染土壤的土质类型以及土壤中的有机质都会对 有机 污 染 物 的 热 解 吸 过 程 产 生 影 响。Ｆａｌｃｉｇｌｉａ 等 对 ［１６］ 比５种不同土质的柴 油 污 染 土 壤 的 热 解 吸 温 度 ，结 果 表 明 柴 油 在 土 壤 表 面 的 吸 附 作 用 和 脱 附 效 率 受 土 质 影 响 较 大 ，在 其 它 条 件 一 致 的 情 况 下 ，对 于砂土和粉质土，柴油热解吸温度只需１７５ ℃；而对 于黏土，热解吸温度较高为２５０ ℃。已有研究表明， 热 解吸 技术 是 有 机 污 染 场 地 修 复 的 有 效 手 段，但 土 壤粒径对重质多环芳烃热解吸过程影响的研究还存 在不足。本课题针对某污染土壤中重质多环芳烃， 考 察土 壤粒 径、处 理 温 度 和 时 间 等 因 素 对 热 解 吸 效 果 的 影 响 ，并 进 行 热 解 吸 动 力 学 的 拟 合 ，分 析 各 因 素 对热解吸过程的影响。 １ 实 验
在 热 解 吸 技 术 的 众 多 影 响 因 素 中，加 热 温 度 是决定 土 壤 热 解 吸 技 术 有 效 性 的 最 关 键 因 素。 Ｆａｌｃｉｇｌｉａ等 报 ［１３］ 道 １００～３００ ℃ 加 热 条 件 下，土 壤 中汽油的热脱附动力学过程，污染物在１５０ ℃条件 下，去 除 率 接 近 １００％。Ａｒａｒｕｎａ 等［１４］研 究 １００～
１１ 污 染 土 壤 的 准 备 污染土壤样品采自某焦化污染场地。将土壤
收 稿 日 期 ：２０１７１０１９；修 改 稿 收 到 日 期 ：２０１７１２０１。 作 者 简 介 ：李 磊 ，博 士 ，研 究 方 向 为 环 境 催 化 和 土 壤 修 复 。 通 讯 联 系 人 ：李 磊 ，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｌｅｉ１９０５２７３＠１２６．ｃｏｍ。 基金项 目：中 石 化 炼 化 工 程 （集 团 ）股 份 有 限 公 司 资 助 项 目
热 解 吸 是 一 项 新 型 的 非 燃 烧 技 术 ，是 指 采 用 直 接 或 间 接 热 交 换 方 式 ，将 有 机 污 染 物 加 热 到 足 够 高 的 温 度 ，使 其 蒸 发 并 从 受 污 染 介 质 中 分 离 的 过 程 。 ［８９］ 它 主 要 针 对 挥 发 和 半 挥 发 性 的 污 染 物 ，被广 泛 应 用 于 污 染 场 地 修 复。 热 解 吸 技 术 对 挥发和半 挥 发 性 污 染 物 处 理 效 果 好，操 作 设 备 简 单 且 易 操 作 。 自 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 以 来 ，多 个 国 家 的 研究者对含挥发性 污 染 物（二 甲 苯、三 氯 乙 烯 等）、 多氯联 苯 （ＰＣＢｓ）、ＰＡＨｓ、二 英、石 油 以 及 十 六 烷和 Ｃ１０～Ｃ２２等 多 种 有 机 物 污 染 对 象 进 行 热 解 吸 研 究 。 ［１０１２］
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石 油 炼 制 与 化 工 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ
２０１８年 ４月 第４９卷 第４期
ÇÈÉÊ>wËÌ ÍÁÂlÎ7GH
李 磊，李 怿，王龙延，王 乾，白正伟
（中石化炼化工程 （集团） 股份有限公司洛阳技术研发中心，河南 洛阳 ４７１００３）
摘 要：以某污染场地多环芳烃污染土壤为原料，考 察 了 热 解 吸 修 复 温 度、时 间、土 壤 粒 径 等 对 污 染 土 壤 中 超 标 多 环 芳烃热解吸效率的影响，并对各粒径土壤热解吸 数 据 进 行 了 一 级 动 力 学 拟 合，得 到 了 反 应 速 率 常 数犽。 实 验 结 果 表 明：处 理温度越高、时间越长，热解吸效果越好；土壤粒径越小，土壤中的多环芳烃热解吸速率越快。上述结果 对 热 解 吸 系 统 的 设 计 具 有 实 际 意 义 ，有 利 于 节 能 降 耗 和 工 艺 优 化 。