基于TMVOC的有机污染场地热强化气相抽提修复效果模拟

热强化气相抽提技术因其修复周期短、二次污染可控以及对土壤质地和污染物性质适应性较强等优势,被广泛应用于有机污染场地修复,但目前国内外关于该技术的数值模拟研究较少. TMVOC模型可模拟多孔介质的热量传递及污染物的运移、去除过程.为建立系统化、精准化的有机污染场地热强化气相抽提修复模型,探究有机污染场地热强化气相抽提修复过程,提高热强化气相抽提技术的治理精度,以天津某试剂厂中试场地为研究对象,采用TMVOC模型模拟原位热传导(TCH)强化气相抽提过程中场地的温度变化及目标污染物氯苯的去除效果,结合中试数据进一步阐明场地升温过程及氯苯的去除规律,并验证TMVOC模型的可信度.结果表明:(1)模拟加热7周后,TCH-A区的平均温度为99.4℃,维持该温度1周后平均温度降为95.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.995.(2)模拟加热7周后,TCH-B区的平均温度为84.8℃,维持该温度1周后平均温度升至88.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.989.(3)模拟热强化气相抽提修复8周后,氯苯的去除率达97.3%,第1周的去除速率最慢,第4周最快,修复后氯苯浓度模拟值与试验值的拟合优度R为0.910.研究显示,TMVOC模型可有效模拟热强化气相抽提过程中场地温度和污染物的变化规律,为有机污染场地热强化气相抽提技术的精准化修复提供支撑.

不同温度下的土壤热导率模拟

土壤热导率是研究陆地表层水热盐耦合运动的基本物理参数。由于水汽潜热传热在高温下的显著作用,高温下的土壤热导率显著高于常温值。该研究的目的是建立能够有效预测高温下土壤热导率的模型。在气体扩散定律的基础上,该文结合常温土壤热导率模型,提出了一个计算高温土壤热导率的新方法。并利用热脉冲技术实际测定了不同温度、不同含水率下的土壤热导率,对新模型进行了测试验证。结果表明,Cass等的水汽运移促进因子参数依赖于土壤质地,且存在较大的不确定性。经过对该参数修正后,建立的热导率模型均能够较好地模拟出高温下的土壤热导率。

土壤气相抽提去除土壤中汽油烃污染物柱试验研究

原位处理土壤石油污染对于土壤和地下水的有机污染控制具有极其重要的现实意义。通过砂土柱试验研究了原位物理通风的主要工艺形式及运行参数,并初步分析了汽油烃在砂土柱中的迁移和通风去除机制。结果表明,顶部真空抽提与底部注气两种通风方式相比,顶部真空抽提效果较好,砂土柱汽油烃初始质量浓度为2.937mg/g时,经过104.5h通风,砂土柱中汽油烃去除率达80.49%。土壤汽油烃初始浓度影响其在土壤中的迁移和去除,土壤汽油烃初始浓度越大,相同通风条件下,物理通风方法去除土壤中挥发性有机物的效率越低。通风及通风方式对砂土中的汽油烃的去除影响很大,连续通风可在砂土柱中形成稳定的负压环境,在汽油烃初始质量浓度为35.730mg/g时,连续真空抽提264h,砂土柱中的汽油烃平均去除率达89.29%;间歇通风在砂土柱中形成的负压环境不稳定,但也可以去除砂土柱中的汽油烃。初步分析认为,汽油烃存在负压作用下的向上挥发和重力作用下的向下迁移两个过程,其综合作用的结果导致汽油烃在砂土柱中的分布状况。

蒸汽强化气相抽提修复苯系物污染粘性土壤

蒸汽强化土壤气相抽提是近期发展并具良好应用前景的土壤污染修复技术。研究以6种挥发性苯系物（BTEX）为目标污染物,考察了抽气速率、搅拌速率、土壤温度、蒸汽加热功率等对土壤污染物去除的影响及抽提过程特征。结果表明,调质药剂（0～40%）、搅拌速率（60～300r/min）、土壤温度（60～150℃）和加热功率（100～400 W）对污染物的去除影响较大,而抽气速率（3.0～15.0L/min）影响较小。较佳的工艺条件为：抽气速率6.0L/min、调质药剂40%、搅拌速率300r/min、土壤温度100℃和加热功率200 W。此条件下土壤气相苯系物浓度遵从一级衰减动力学模型,其速率常数与污染物沸点呈负相关;伴随冷凝水中污染物浓度逐渐下降,6d后土壤有机质含量从初始6.998%下降至2.741%,污染物整体去除率均超90%。研究表明,该技术是BTEX污染粘性土壤的一种快速、有效的修复方法。

土壤气相抽提(SVE)技术研究进展

土壤气相抽提(SVE)是石油类土壤及地下水污染修复工程中广泛采用的原位治理技术。本文主要介绍了SVE技术的影响因素、系统设计、运行机理以及现场监测,阐述了SVE技术及其理论进展。最后展望了该技术的应用前景。

高温下含湿土壤表观热导率的实验研究

利用微细探针对高温下两种典型土壤的表观热导率进行测试分析。结果表明,温度对土壤表观热导率的影响十分明显。在该文实验条件下,当土壤饱和度大于25%时,土壤表观热导率开始明显高于常温值,并在40%(细砂)和50%(粉粘)饱和度附近出现峰值。此现象与含湿土壤孔隙中的水蒸气强化扩散作用密切相关。在实验数据基础上,回归水蒸气运移增强因子的计算参数,可为高温土壤热湿迁移过程建模提供一定的指导作用。

热强化SVE技术对烃类污染土壤修复的影响

针对烃类污染土壤的修复,本文采用热强化土壤气相抽提(soil vapor extraction,SVE)技术,分别研究了通气、土壤物性和温度等参数对污染土壤中挥发性有机物脱除效率的影响规律。结果表明:延长通气时间,出口浓度(LEL%)逐步降低,最后进入拖尾期,连续通气比间断通气更利于土壤中烃类污染物的去除,适当加大通气流速可提高去除效率。适当增大土壤粒径有利于有机物组分的迁移,且沸点低的碳氢(hydrogen and carbureted,HC)组分更易去除。床层加热方式较气体加热方式去除效率高。综合分析,通气速率和温度是影响去除效率的最主要因素,80 m L/min的通气流速、连续通气、80℃的床层温度为最优参数,吹脱时间为250 min时出口浓度(LEL%)达到6%。

石化行业土壤修复技术需求分析与建议

针对我国石化行业土壤污染现状,分析了油田、炼化和油品销售企业面临的主要土壤污染问题和土壤修复技术需求,提出了石化行业宜优先发展的土壤污染治理技术类型和侧重点。

SVE在污染场地土壤修复中的应用

我国土壤污染情况越来越严重,受到广泛关注。在目前污染场地的修复过程中土壤气相抽提技术SVE属于应用比较广泛的一种技术,由于其在实际应用过程中的操作相对比较简单,成本低、对周边环境影响小,而且具有极高的应用效率,当前已经普及应用在各类挥发性有机污染场地的修复过程中。介绍了SVE的技术概况、修复效果的影响因素、主要适用情况、强化技术和装备等。

热强化气相抽提对不同质地土壤中苯去除的影响

研究应用电阻加热强化气相抽提技术对砂土、壤土和黏土中苯去除效果的影响及作用机制.与常规抽提结果相比,在热强化处理作用下气相抽提对砂土和壤土中苯的去除效率提高了13.1%和12.3%,处理时间分别降低75%和14%.热强化处理使得黏土含水率下降,土壤渗透率升高,黏土颗粒表面羧基和乙基的吸收峰消失,有机质含量减少,苯的去除效率与对照相比提高了34%.对于砂土和壤土,热强化主要是通过促进苯在土体中扩散来提高去除效率,从而实现在较短时间内污染物质的大量去除;而对于黏土则是通过降低土壤颗粒表面有机基团的含量,从而降低污染物和土壤颗粒的吸附能力,并通过降低含水率和升高渗透率从而提高土壤中气体的扩散性能,以达到增强气相抽提效果的目的.

热强化气相抽提法修复半挥发性石油烃污染土壤的影响因素

热强化气相抽提技术(T-SVE)在修复半挥发性石油烃污染土壤方面极具应用潜力。本文基于实验室模拟T-SVE装置,研究了加热温度及土壤含水量、有机质对4种半挥发性石油烃(正十三烷、正十四烷、正十五烷和正十六烷)去除效率的影响,并对石油烃去除动力学进行了拟合。结果表明,温度决定性地影响了石油烃污染土壤的修复效率,污染土壤残留率与加热温度基本呈反比。石油烃去除过程符合Elovich和Freundlich热脱附动力学方程。加热温度为140℃时,土壤含水量(5%~30%)的增加降低了石油烃去除效率;当温度上升到180℃,石油烃去除率在土壤含水量5%~20%时也表现出降低趋势,但在土壤含水量为30%时反而达到最高值。土壤有机质含量增加明显降低了石油烃去除率,尤其对于辛醇-水分配系数值高的石油烃;当加热温度从140℃升高到220℃,土壤有机质对石油烃污染去除的限制明显降低。实验获得结果可为T-SVE技术修复石油烃污染的工程设计提供参考。

SVE法修复污染场地所需工艺参数的确定

SVE是一种针对挥发性和某些半挥发性污染物的土壤原位修复技术。介绍了通过现场试验,来确定用SVE法修复污染场地所需的工艺参数,包括最佳真空度、抽气井有效影响半径、土壤气流量等,为类似的场地修复问题提供工程技术参考。

烃类污染土壤热强化气相抽提技术的脱附动力学

为研究烃类污染土壤热脱附净化效率的影响机制,采用热强化气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)处理烃类污染土壤,探讨了通气速率、抽提气中水蒸气的浓度(gas water content,GWC)、土壤含水量(soil water content,SWC)对热强化SVE处理效率的影响,并采用LDF和Freundlich动力学方程对脱附处理过程进行了拟合。结果表明:在120℃的条件下,以通气速率80 mL·min-1、GWC 15%和SWC 10%为最优处理工艺,气体在土壤空隙中间的传质速率加快,能明显缩短热强化SVE的处理时间;通气速率从40 mL·min-1提高到80 mL·min-1时,处理时间从425 min缩短至350 min;GWC从0%增加到15%时,处理时间从350 min缩短至105 min;GWC从15%增加到25%时,处理时间从105 min延长到240 min;当SWC为10%时,热强化处理时间缩短至290 min;当SWC从10%增加到15%时,处理时间从290 min延长至390 min。通过分析可知,LDF方程适合简单条件下(通气速率)的拟合,当通气速率为80 mL·min-1时,偏差率为4%。Freundlich方程更适合复杂(土-水-气)体系下的拟合,GWC为15%时偏差率为3.8%,SWC为5%时偏差率为2.6%。以上结果可为开展热强化SVE处理烃类污染土壤研究提供参考。

热强化气相抽提修复东北地区苯污染土壤研究

以东北地区黏土为研究对象,配置模拟污染土,通过实验室小试探究抽提速率、土壤含水率以及热强化作用对气相抽提修复苯污染土壤的影响,同时探究了不同含水率土壤在中心热源加热条件下的传热效果和土壤温度变化规律。结果表明:1)气相抽提修复苯污染东北黏土的最佳抽提速率为10 L/min;2)黏土土壤含水率为5%~20%时,气相抽提修复效果随着含水率升高而逐渐降低;但在热强化作用下,其修复效果随含水率增加呈先下降后升高趋势,且修复效果在含水率为5%时最佳;3)在中心热源加热条件下,黏土在含水率为5%时传热效果最好,土壤温度由热源中心沿径向呈非线性衰减,越靠近热源点附近衰减越明显;4)热强化气相抽提修复苯污染黏土时,中心热源温度为160℃时修复效果最佳。

响应曲面优化烃类污染土壤热强化SVE修复工艺

采用热强化土壤气相抽提技术,优化影响烃类污染土壤处理效率的参数。在单因素实验的基础上,以通气速率、土量、水蒸气浓度为考察因素,以尾气中HC浓度达到750 mg·m^(-3)时的脱附时间为评价指标,采用Design-Expert响应曲面法,考察各影响因素的单独变量作用及交互作用对土壤中烃类组分去除速率的影响,建立二次多项式模型。单因素变量、通气速率与土量的交互项均对烃类污染物的去除速率有显著影响。模型优化结果显示,热强化SVE处理污染土壤的最佳工艺为通气速率81mL·min^(-1)、土量77mL、水蒸气浓度14%,模型预测最短脱附时间213.58min,实验验证结果的平均值是224min,测定值与预测值之间相对误差为4.88%。

纳米涂层增强碳纳米管阵列界面热输运

为解决电子界面的散热问题,热界面材料逐渐得到人们的关注与发展。由碳纳米管组装而成的阵列材料具备良好导热性能及稳定性。为了进一步改善阵列-热沉界面导热,本文提出在大直径碳管阵列顶端溅射纳米薄膜以有效改善热阻问题。利用3ω法测量获得了纳米薄膜附着前后阵列与热沉接触热阻,结果表明涂层覆盖的阵列表现出极低的界面热阻,阻值大小与表面粗糙度密切相关。研究结果为制备具有优异性能的阵列热界面材料提供了实验指导。