[发明专利]一种针对石油类污染含水层的增溶剂和强化抽出方法

说明书

本发明涉及一种针对石油类污染含水层的增溶剂和强化抽出方法，属于地下水污染修复领域。本发明解决了抽出技术处理石油类污染含水层过程中，由传统的表面活性剂溶液增溶解吸效果有限导致的污染物去除不彻底、药剂利用率低、修复周期长、工程成本高等缺点；本发明中的增溶剂为固定配比的十二烷基硫酸钠和正丁醇的混合水溶液；处理方法方面，在污染区域合理布设注入井与抽水井，通过注抽溶液的方式，使溶液冲刷污染区域、增溶解吸污染物，携带大量污染物的增溶液再随抽水井抽出，以期达到强化油相传质、去除含水层污染的目的。对模拟含水层中石油类污染物的去除效率高达95％以上，与传统表面活性剂强化抽出处理相比，处理效率更高、拖尾浓度更低。

技术领域

本发明涉及一种针对石油类污染含水层的增溶剂和强化抽出方法，属于地下水污染修复领域。

背景技术

地下水是地球水资源的重要组成部分，是人类生产生活的重要水源之一。随着人口的增长、经济的快速发展，石油类产品的需求量和生产量大幅增加，石油类物质往往具有生物积累性和致癌、致畸、致突变的“三致”特性，对人体健康危害严重。大量的石油类污染物在运输、储存、加工和排放的过程中进入地下环境，较高的稳定性和较低的水溶性使其在含水层中稳定存在并缓慢释放，对地下水造成长期污染。

抽出处理是一种针对石油类污染含水层的传统修复方法，通过不断地抽取污染区域的地下水，使含水层中的污染物随地下水流抽出并得到清除。该方法要求含水层介质的渗透系数K＞5×10^-4cm/s，可以是粉砂至卵砾石的不同介质类型。这一手段虽然能够去除含水层中自由相和溶解相的污染物，但受限于石油类污染物的易吸附特性和较差的水溶性，吸附于介质表面的吸附相与赋存于介质孔隙的残余饱和相污染物由于难以移动，或向地下水中有效传质，不能得到有效去除。

表面活性剂是一类同时具有亲水基和疏水基的两亲性分子，吸附于两相界面的表面活性剂分子可以显著降低油水界面张力，当水中的表面活性剂浓度达到临界胶束浓度以上，其分子会发生定向排列，形成疏水基朝内、亲水基朝外的球状或棒状胶束结构，胶束的内核可为油相提供存储空间，从而增大油类物质的水相溶解度，称之为增溶作用。

表面活性剂强化的抽出处理是将表面活性剂溶液由注入井注入污染含水层，利用表面活性剂对含水层中的污染物进行增溶解吸，加速油水传质过程，使污染物以溶解态的形式进入地下水，再由抽水井抽出。相较于传统的抽出处理方式，该方法强化了吸附相和残余饱和相污染物的去除效果，但传统表面活性剂溶液的增溶解吸能力有限，处理后期仍然会产生明显的拖尾现象，导致污染去除不彻底、药剂利用率低、修复成本增加等问题；停止抽水后，污染物浓度又会发生反弹，继续危害含水层环境。

表面活性剂可与助表面活性剂在油水两相间形成混合界面膜，混合界面膜可使油水两相间具有超低的界面张力10^-3～10^-5mN/m，促使油水两相自发形成各向同性的透明胶体分散体系，称之为微乳液，助表面活性剂通常为中等链长的有机醇类物质。水相中的微乳粒子尺寸为10～100nm，相较表面活性剂胶束的尺寸更大，可为油相提供更大的存储空间，在保持体系稳定的同时最大程度提升油类物质的水相溶解度，对石油类含水层污染具备更好地增溶解吸潜力。

目前，利用微乳体系进行环境修复的应用集中于土壤有机污染的异位修复，主要是将表面活性剂、助表面活性剂和植物油等低毒无毒的油相预先形成微乳液，再以搅拌、震荡等方式与土壤混合，利用微乳液高效的增溶解吸作用实现对污染物的分离去除。该方式需要额外提供有机油相，成本较高、工艺复杂，且有对环境造成二次污染的危险，而直接利用表面活性剂和助表面活性剂与石油类污染物在含水层原位形成微乳液，从而高效去除污染物的案例尚未有所报道。