一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及化学修复【技术领域】，旨在提供一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂。本发明是由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、生物表面活性剂皂角苷(Saponin)、助剂硅酸钠和碳酸钠以超纯水为溶剂在70℃条件下、震荡50min配制而成，所述配制后的各个组分浓度分别为：阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠0.5g/L，生物表面活性剂皂角苷0.5g/L，助剂硅酸钠5g/L，碳酸钠7g/L。本发明的有益效果是：在同等实验条件下，该新型脱附剂的石油脱附率比传统脱附剂提高了约5～10个百分点，而其用量却只有传统脱附剂用量的1/5，具有制备简单、安全高效等特点，在石油污染土壤修复中具有广泛应用前景。
【专利说明】一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学修复【技术领域】，具体涉及一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂。
【背景技术】
[0002]石油等疏水性有机污染物(HOC)能长期的存在于土壤中，且释放缓慢。经常会对土壤造成严重污染，毒害土壤微生物，危害人体健康。国内外关于HOC污染土壤的修复方法众多。其中物理方法简单易行，但不能从根本上减少污染，而且容易造成土壤的二次污染。生物类方法对环境友好程度高，但是该方法须优化选种，受生长周期限制明显。化学强化修复技术是目前污染土壤修复中最具应用潜力的修复技术之一，它主要是通过向土壤中加入化学脱附剂，达到对土壤中HOC的脱附。因此选择适当的化学脱附剂成为了化学修复技术的关键。
[0003]当前所使用的化学脱附剂主要由表面活性剂及助剂组成。通常，阳离子表面活性剂因土壤带负电荷而易被土壤吸附，大大降低了修复效率。阴离子表面活性剂溶解性好，易于降解，但容易与土壤中的二价阳离子(Ca2+、Mg2+)发生络合反应，降低了修复的效率。非离子表面活性剂有更强的增溶能力，但在土壤上吸附损失较为严重，同样降低了修复的效率。生物表面活性剂具有无毒、能生物降解等优点，但单独使用不仅脱附效果较差，而且价格较高，不适宜长期单独使用。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂。
[0005]为解决技术问题，本发明的解决方案是:
[0006]提供一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂，所述石油脱附剂是由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、生物表面活性剂皂角苷(Saponin)、助剂硅酸钠和碳酸钠以超纯水为溶剂在70 V条件下、震荡50min配制而成，所述配制后的各个组分浓度分别为:阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠0.5g/L，生物表面活性剂皂角苷0.5g/L，助剂硅酸钠5g/L，碳酸钠7g/L。
[0007]本发明中，所述石油脱附剂在常温下的密度为0.96g/mL,临界胶束浓度(CMC)为
7.01mg/L。
[0008]本发明中，所述碳酸钠为分析纯，熔点为851°C，密度为2.532g/L，易溶于水。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh (西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0009]本发明中，所述十二烷基硫酸钠为分析纯，熔点为205.5°C，易溶于水。在25°C时，其表面张力为39.5mN/m。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh (西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0010]本发明中，所述生物表面活性剂皂角苷，其熔点为193°C，溶液密度为1.015g/L，易溶于水。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh(西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0011]本发明中，所述助剂硅酸钠，其熔点为1300-1400°c，溶于水，其水溶液呈碱性。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh (西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0013]在同等实验条件下，该新型脱附剂的石油脱附率比传统脱附剂提高了约5?10个百分点，而其用量却只有传统脱附剂用量的1/5，具有制备简单、安全高效等特点，不仅能有效的修复石油污染土壤，而且可以减少污染物的引入，降低二次污染，在石油污染土壤修复中具有广泛应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为在最适条件下，SDS-Saponin对石油脱附的效果图；
[0015]图2为四种不同钠盐对石油的脱附效果图；
[0016]图3为在最适条件下,浓度为7g/L碳酸钠与不同质量比的SDS-Saponin复合对石油的脱附效果图；
[0017]图4为在最适条件下，浓度为7g/L焦磷酸钠与不同质量比的SDS-Saponin复合时对石油的脱附效果图。
【具体实施方式】
[0018]以下的实施例可以使本专业【技术领域】的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0019]本发明的思路:
[0020](I)通过正交实验确定最佳的石油脱附条件。
[0021](2)在最适条件下，所选脱附剂在不同质量比下对石油脱附的效果。
[0022](3)在最适条件下，比较四种钠盐对石油的脱附效果，选取与脱附剂组合的钠盐。
[0023](4)比较选取的钠盐与脱附剂进行复合后对石油脱附的效果，选取最佳的脱附剂组合。
[0024]为解决上述【背景技术】中所述的问题，本发明实施例的解决方案是:
[0025](I)通过考察不同表面活性剂以及助剂的特点，最终选取阴离子表面活性剂(SDS)，生物表面活性剂皂角苷(Saponin)作为配制新型脱附剂所需的表面活性剂，进行石油的脱附实验。
[0026](2)通过正交实验确定脱附石油的最适温度，最适震荡时间以及硅酸钠的浓度。其中设置三种不同的温度(50°c、60°c、7(rc )，三种不同的震荡时间(40min、50min、60min)，三种不同的硅酸钠浓度(lg/L、3g/L、5g/L)。
[0027](3)比较四种不同的钠盐(NaCl、Na2C03、Na2S04、Na4P2O7)对石油脱附的效果，选取与表面活性剂组合的钠盐。
[0028](4)在最适条件下利用选用的表面活性剂与钠盐复合进行石油脱附实验，测定石油脱附率。
[0029](5)比较石油脱附率，确定最佳脱附剂组合。
[0030](6)石油脱附实验方法:
[0031]取被石油污染的土壤、超纯水、所需试剂加入到30mL玻璃离心管中，在台式震荡器中进行震荡，震荡后在离心机中以3000r/min离心lOmin，弃去液相得到土壤。
[0032]将所述土壤放在烘箱中以70°C烘干，称取烘干后的土壤于30mL玻璃离心管中，添加三氯甲烷，使所述土壤和三氯甲烷的比例为2g: 15mL，在50°C下以50KHz的功率超声萃取20min,萃取后以3000r/min离心20min,得到上清液和土壤沉淀,取土壤沉淀再次添加三氯甲烷(土壤不需要烘干)，重复操作三次，至萃取液澄清，将三次离心得到的上清液合并于三角瓶中，再在70°C下水浴加热除去三氯甲烷即得到石油，将三角瓶冷却至室温，利用差量法计算石油脱附率。
[0033]所有的试剂均使用优级纯标准，利用超纯水进行溶液配制，所述试剂包括阴离子表面活性剂(SDS)、生物表面活性剂皂角苷(Saponin)、硅酸钠和四种钠盐(NaCl、Na2C03、Na2SO4、Na4P2O7)。
[0034]其中，所述组分碳酸钠为分析纯，熔点为851°C，密度为2.532g/L，易溶于水。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh (西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0035]所述组分十二烷基硫酸钠为分析纯，熔点为205.5°C，易溶于水。在25°C时，其表面张力为39.5mN/m。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh(西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0036]所述组分生物表面活性剂皂角苷，其熔点为193°C，溶液密度为1.015g/L，易溶于水。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh(西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0037]所述组分助剂硅酸钠，其熔点为1300-1400°C，溶于水，其水溶液呈碱性。购自Sigma-Aldrich Chemie Gmbh (西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司)。
[0038]本实验中所选的新型脱附剂具有制备简单、安全高效等特点，在石油污染土壤修复中具有广泛应用前景。
[0039]实施例1:正交实验确定最适石油脱附条件
[0040]进行表面活性剂对石油污染土壤进行处理时，需通过正交实验的方法确定配制脱附剂所需的最适温度，最适震荡时间以及最适的助剂硅酸钠的浓度，9组实验中均采用超纯水作为溶剂。测试的结果如表I所示。由表I可以看出9组实验中第9组石油的脱附率最高，为64.99%，此时的助剂硅酸钠浓度为5g/L，温度为70°C，震荡时间为50min，此条件为最适石油脱附条件。
[0041]表I正交实验结果
[0042]试验号硅酸钠浓度(g/L) 温度(V) 震荡时间(min) 脱附率(％)
1I504057.78
2I605044.98
3I706057.78
43505051.38
53606054.58
63704062.48
75506050.98
85 60 40 48.98_9_5_70_50_64.99
[0043]实施例2 =SDS-Saponin对石油脱附的效果
[0044]应用SDS与Saponin对石油进行脱附时，脱附率都在70%以上，如图1所示。在三种不同的浓度下，当SDS与Saponin质量比为8:2时,石油脱附率最低，而当SDS与Saponin质量比为5:5、6:4时，石油脱附率相差不大。其中在SDS与Saponin质量比为6:4、浓度为5g/L时，脱附率最高，为82.33%。但此时总表面活性剂浓度为5g/L，浓度较高，易对土壤造成二次污染。
[0045]实施例3:不同钠盐对石油脱附的效果
[0046]钠盐对石油有一定的脱附作用，但不同的钠盐对石油的脱附效果不同。比较图2中的四种不同钠盐(氯化钠、碳酸钠、硫酸钠和焦磷酸钠)对石油的脱附效果图可以看出，氯化钠和硫酸钠对石油的脱附效果较差，碳酸钠和焦磷酸钠对石油的脱附效果较好，当钠盐的浓度为7g/L时，碳酸钠和焦磷酸钠对石油的脱附效果最好。因此设定碳酸钠和焦磷酸钠浓度为7g/L，与SDS-Saponin复合进行石油脱附。
[0047]实施例4:不同钠盐与SDS-Saponin对石油脱附的效果
[0048]在碳酸钠(Na2CO3)、焦磷酸钠(Na4P2O7)的浓度为7g/L时与SDS-Saponin进行复合，对石油进行脱附，结果如图3、图4所示。加入碳酸钠和焦磷酸钠后，石油脱附率显著增高，表现出一定的促进效应。其中碳酸钠与SDS-Saponin复合时对石油的脱附效果比焦磷酸钠与SDS-Saponin复合时更好，当表面活性剂总浓度为lg/L，SDS与Saponin质量比为5:5时，相比SDS与Saponin质量比为6:4和8:2时，脱附率达到最高，为88.36%，比不加钠盐时高出了 6.03个百分点，不仅脱附效率高，而且用量少，减少了对土壤的二次污染。结果表明，碳酸钠对石油脱附具有明显强化作用，显著降低了使用量，减少对环境的二次污染，在石油污染土壤修复中具有广泛应用前景。
[0049]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂，其特征在于，所述石油脱附剂是由阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、生物表面活性剂皂角苷、助剂硅酸钠和碳酸钠以及超纯水为溶剂，在70°C条件下、震荡50min配制而成；所述配制后的各个组分浓度分别为:阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠0.5g/L，生物表面活性剂皂角苷0.5g/L，助剂硅酸钠5g/L，碳酸钠 7g/L。
2.根据权利要求1中所述的利用碳酸钠强化的新型石油脱附剂，其特征在于，所述石油脱附剂在常温下的密度为0.96g/mL，临界胶束浓度为7.0lmg/L。
【文档编号】B09C1/08GK104128364SQ201410289285
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】李廷强, 陆凡, 陶琦, 梁成凤 申请人:浙江大学