[发明专利]一种对石油污染土壤中粘土矿物粘附的老化型芳烃组分的洗脱方法

说明书

本发明涉及一种石油污染土壤中粘土矿物粘附的老化型芳烃组分的洗脱方法。该方法主要通过设计两级清洗工艺，分别采取不同配伍条件的清洗药剂。第一级清洗预处理主要是对矿物粘附的饱和烷烃类脱附分离，在特定清洗参数下，第一级清洗处理以非离子型表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚为主剂，复配石油磺酸盐，以硅酸钠为助剂进行清洗；第二级清洗处理主要是对粘土吸附的老化型芳烃类脱附分离，以阴离子型十八烷基二甲苯磺酸钠为主剂，复配十二烷基苯磺酸钠，以二乙胺为助剂进行清洗。本发明中，一级清洗预处理主要对饱和烷烃类分离；二级清洗重点对含苯环类的老化芳烃类组分脱附。本发明工艺简单、目标性强、药剂成本低，可提高土壤中石油类总体洗脱效率。

技术领域

本发明涉及土壤污染修复领域，尤其适用于油田开采区积存的石油污染土壤，这类土壤特征是轻质有机污染组分受挥发、氧化及生物降解作用,含量明显减少，石油污染物老化明显，族组成中重质组分含量高。具体的涉及一种对石油污染土壤中粘土矿物粘附的老化型芳烃组分洗脱方法。

背景技术

油田区石油污染土壤来源于开采、运输和储存等多个生产环节。油污土壤组成复杂、污染老化程度高，土壤修复难度极大。水基药剂清洗是解决油田土壤石油污染问题的首选方法，主要是通过对水-土分散体系加热、投加清洗用表面活性剂及清洗助剂，实现土壤中矿物表面粘附的污油组分逐级脱附分离。该技术自由度大，普适性强。

影响石油污染土壤清洗效果的因素有两个方面：一是土壤矿物组成、石油类污染物的挥发及老化程度；二是清洗药剂配方及清洗工艺条件。在矿物组成方面，污染土壤的油土交互作用明显，土壤矿物中，原生矿物一般占比30%-60%，以SiO₂为主，这类原生矿物表层吸附的石油污染物脱附比较容易，在普通的机械搅拌下，通过投加表面活性剂，在润湿、乳化、增溶等化学作用和矿物表面摩擦剪切物理作用下，原生矿物表面的污油一般可获得较高污染脱附效率；对应地，粘土矿物粘附的石油类污染物，脱附就相对困难，主要是粘土中伊蒙混层矿物具有较大的比表面积和表面电荷，与石油类污染物形成更强的吸附结合力，粘土矿物吸附的污染物脱附率在很大程度上决定了土壤修复总体效率。在污染物性质方面，未经风化的新鲜型油污土壤，石油烃与土壤的结合尚未紧密，污染物组成并未经过长期自然氧化等作用而导致芳烃化或稠化度增加；但土壤积存一定时间后，土壤中低分子量、轻质烃类通过挥发、氧化、生物降解等作用，高分子量、重组分石油类含量比例增加，这部分污染脱附较困难。综上，对于油田积存的老化型污染土壤，清洗修复技术重点关注粘土矿物吸附的石油类脱附以及污染物中芳烃类组分脱附。因此，要提高土壤中总石油类脱附效率，重点是提高粘土矿物粘附的老化型芳烃污染物的脱附率。

石油污染土壤清洗药剂材料，可分为以下几个类别：一是热水加强碱液型的清洗剂（体系pH值约12以上），通过降低油水界面张力，使土壤矿物表面的石油乳化到水相中；二是热水加常规表面活性剂（如十二烷基硫酸钠、Tween80等），这种短分子链表面活性剂体系可以对低分子量、低沸点的石油类污染物直接脱附；三是用热水和阳离子表面活性剂、油相（正庚烷类）、助剂（醇类）、盐（氯化钠）等，配制成微乳液，实现油、水、土三相分离。

上述三类清洗剂，存在共同缺陷，一是以日用洗化类表面活性剂构成为主清洗药剂，这些材料对原油组分的脱油能力均不足，且容易造成矿物的二次吸附；二是缺乏特定石油族组分的目标性脱附清洗药剂设计，尤其是对老化型芳环类以及重质成分含量高的石油污染土壤，没有考虑过特定目标的脱附技术方法；三是清洗材料的化学性质不同，要对应设计清洗温度范围、药剂配比与最适剪切条件等。总体上，提高石油污染土壤清洗效果，需要在清洗对象的目标性和清洗药剂结构设计上进行创新，才能够提高污染土壤的总石油类脱附效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对石油污染土壤中粘土矿物粘附的老化型芳烃组分的洗脱方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：