汽油类组分在典型孔隙介质中的吸附与运移规律研究

汽油类组分在典型孔隙介质中的吸附与运移规律研究

论文摘要

目前,有机污染物(特别是石油及其产品)对地下水土的污染越来越严重。包气带作为汽油类有机污染物的主要污染场所,研究其介质对有机污染物的吸附以及有机污染物在其介质中的运移规律有着重要意义。本文选取典型汽油类有机污染物苯、甲苯、甲基叔丁基醚(Methyl tert-butyl ether,MTBE)和乙基叔丁基醚(Ethyl tert-butyl ether,ETBE)作为目标污染物,利用室内静态吸附批实验和动态土柱实验,模拟有机污染物在包气带典型介质的吸附和运移,研究主要得到了如下结论:(1)汽油添加剂ETBE在我国具有代表性的六种标准土壤中的吸附均可用线性方程进行很好的拟合,ETBE的lgKoc均值为1.993 L·kg-1。土样对ETBE的吸附为放热过程,平衡吸附量随温度的升高而降低,吸附焓变为-8-32 kJ·mol-1,表明ETBE在吸附过程中受到多种作用力的影响。溶液中离子力的增加会使得土样对ETBE的吸附能力减弱,各土样受到离子力的影响程度不同。(2)在石英砂柱和腐殖酸柱中有机物的穿透曲线均为左半部分比较陡而右半部分相对平坦,有较长的拖尾现象。这是因为有机物在运移过程中受到了吸附/解吸的非平衡作用。有机物组分种类的增加会使得混合溶液中的各有机组分的竞争吸附/解吸现象变得显著,且各有机物在腐殖酸柱上的解吸滞后现象越明显。(3)腐殖酸柱中有机物组分的淋出顺序依次为MTBE、苯和甲苯,这是由于腐殖酸对甲苯的吸附能力最强,苯次之,MTBE最弱。这说明,包气带厚度较大且介质含有一定量的有机碳,混合有机物污染组分在其中运移时,有发生有机污染物的分离现象。淋滤液CaCl2浓度的增大会使得有机物苯和甲苯的淋滤速率加快、淋滤浓度的增大。有机物初始浓度的变化会较小地影响有机物的穿透峰值的出现时间,会引起淋滤峰面积的变化。(4) CXTFIT模块中的两点非平衡模型能较好地模拟有机污染物在土柱中的运移。随着溶液中有机物组分种类的增加,腐殖酸柱中的有机污染物组分的吸附非平衡作用会更明显。拟合计算求得腐殖酸柱对MTBE、苯和甲苯的Kd值为3.71 L·kg-1、4.09 L·kg-1和13.53 L·kg-1,三者的lgKoc值为2.05 L·kg-1、2.09 L·kg-1和2.61 L·kg-1。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究目的与意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 土壤对有机污染物的吸附研究进展
  • 1.2.2 有机污染物在包气带中的迁移研究进展
  • 1.2.2.1 理论研究
  • 1.2.2.2 实验研究
  • 1.2.2.3 数值模拟的研究
  • 1.3 项目依托与研究内容
  • 1.3.1 项目依托
  • 1.3.2 研究内容
  • 1.4 技术路线
  • 第2章 标准土壤对 ETBE 的吸附特征
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 实验材料
  • 2.1.2 实验方法
  • 2.1.3 分析方法
  • 2.2 吸附动力学实验
  • 2.2.1 实验过程
  • 2.2.2 实验结果
  • 2.3 等温吸附模拟实验
  • 2.3.1 数据分析方法
  • 2.3.2 结果与讨论
  • 2.4 土样有机碳的影响
  • 2.5 土壤对ETBE 的吸附热力学
  • 2.5.1 实验过程
  • 2.5.2 结果与讨论
  • 2.6 离子力对土壤吸附ETBE 的影响
  • 2.6.1 实验过程
  • 2.6.2 结果与讨论
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 不同孔隙介质中汽油类污染物的吸附和运移规律
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 实验材料
  • 3.1.2 实验方法与装置
  • 3.1.3 分析方法
  • 3.2 单组分污染物的迁移规律
  • 3.2.1 石英砂柱
  • 3.2.2 腐殖酸柱
  • 3.3 双组分污染物的迁移规律
  • 3.3.1 石英砂柱
  • 3.3.2 腐殖酸柱
  • 3.4 三组分污染物的迁移规律
  • 3.4.1 石英砂柱
  • 3.4.2 腐殖酸柱
  • 3.5 淋滤液离子力的影响
  • 3.5.1 石英砂柱
  • 3.5.2 腐殖酸柱
  • 3.6 污染溶液浓度的影响
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 有机污染物运移的数学模拟求参
  • 4.1 理论基础
  • 4.2 数学模拟拟合
  • 4.2.1 石英砂柱
  • 4.2.2 腐殖酸柱
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 结论与建议
  • 5.1 研究结论
  • 5.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

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