改性粘土对水中浮上－分散态油的截留能力实验-生态环境学报.DOC

文章编号：1008-181X（1999）03-0238-03 改性粘土对水中浮上－分散态油的截留能力实验 张朝阳，唐进宣 （广东省生态环境与土壤研究所，广州 510650） 摘要：进行改性粘土截留水中浮上－分散态油的土柱实验研究。结果表明，经表面活性剂溶液改性后的粘土土柱对水中浮上－分散态油的截留能力大大增强，且土柱所截留的油类不易被清水淋出。 关键词：表面活性剂；改性；粘土；截油 中图分类号：X523 文献标识码：A 油类是一种量大面广的污染物。由于各种原因，例如，蓄污池渗漏，工业垃圾堆积场设计不合理，管道及其它运输工具的渗漏等，造成油类经土层进入地下水中[1]，污染地下水，从而危害生物和人类的健康。 地下水一旦被污染，要进行治理就比较麻烦。本着预防的原则，利用土壤中的粘土层，在现场注入表面活性剂溶液进行改性，使其成为有机粘土矿物，以截留和固定油类等有机污染物[2~3]，防止地下水污染，并配合生物降解和其它手段，永久地消除地下水污染，意义非常重大。本文进行了改性粘土截留水中浮上－分散态油的土柱实验研究。 1 实验 1.1 实验粘土 实验所用的粘土采自地下80~100 cm的土层。土壤pH为5.96，干密度1.25 g/cm3，有机质含量5.30 g/kg，阳离子交换量（CEC）20.05 cmol/kg；总油含量未检出。 1.2 含油废水 实验中所用的含油废水是在实验室用10号柴油配制而成的浮上－分散态模拟废水，含油浓度为2288.0 mg/L。 1.3 实验方法 实验中采用两根高300 mm、内径17 mm的玻璃柱，两土柱均装入14 g土，高约50 mm；1号土柱装原土，用于对照；2号土柱经与粘土离子交换容量相当的溴化十六烷基三甲基铵（CTMAB）溶液改性。两根土柱同时进水，废水液面的高度控制在200 mm；每日测定1次渗出的水样，当水样含油浓度与进水浓度相近时，认为吸附达到饱和。 当吸附达到饱和后，改用清水进行淋出实验。分4次淋洗，每次用水量180 ml，开始时保持土柱中的水柱高200 mm，自然落干；每次淋洗取3个淋出液样品进行含油分析。 2 结果与讨论 2.1 含油废水截留实验 渗出液含油浓度随渗出液体积的变化情况见图1。由图1可以看出，1号土柱当渗出液体积为50 ml时，其含油浓度就达到98.0 mg/L；随着渗出液体积的增加，含油浓度逐渐增大，当渗出液体积为1500 ml时，含油浓度达到2242 mg/L，接近进水浓度，说明含油废水很易穿透土层；2号土柱渗出50 ml水时，其含油浓度为18.4 mg/L；到渗出液体积为1500 ml时，含油浓度为785.0 mg/L，仅为进水浓度的34.3％CTMAB阳离子表面活性剂改性后，对油类的截留能力大大提高。 表1 土柱对油的截留能力比较 土柱 进水油总量 土柱截油总量 土柱截油率 mg mg ％ 1号(对照) 3432.0 1932.0 56.1 2号 3432.0 2955.5 86.3 图1 渗出液油浓度的变化 表1为两土柱对油类截留能力的比较。由表1可知，1号土柱截油率为56.3％2号土柱截油率比1号土柱高，达到86.1％ 2.2 清水淋出实验 图2 淋出液油浓度的变化 表2 清水对土柱截留油的淋出能力 土柱 土柱中油总量 释放量 土柱油残留量 释放率 淋滤后残留率 mg ％ 1号 1932.0 302.4 1629.6 15.65 84.35 2号 2955.5 48.6 2906.9 1.64 98.36 为了比较两土柱中截留油对地下水可能存在的潜伏性污染，特进行清水淋出实验。淋出液含油浓度随淋出液体积的变化情况见图2。由图2可知，经过720 ml清水淋滤，1号土柱渗出液含油浓度从2140.0 mg/L降低到150.0 mg/L左右，土柱释放油302.4 mg，占土柱中油总量的15.65％2）。如果继续淋滤，则土柱中油类的释放量将继续增加，可见清水对土柱中残留油类的淋出能力较强，对地下水的潜在污染大。2号土柱淋出液含油浓度从692.0 mg/L下降到18.2 mg/L，土柱释放油48.6 mg，占土柱中油总量的1.64％2）。这说明2号土柱中残留油的稳定性较好，清水对其淋出能力较弱，这样将减轻对地下水的潜在污染。 3 土柱中粘土截油机理和清水淋出机理初探 3.1 粘土截油机理 土壤中的有机质和粘土矿物能吸附水中油类等有机化合物，土壤孔隙也会对有机化合物起固着作用。土壤吸附有机化合物的机理主要有：离子交换（对离子型有机物而言）；范德华力、疏水性结合、氢键结合（对非离子型有机物而言）。影响