去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂及其制备方法和应用

本发明涉及环保，具体的说是一种去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石油烃是一种常见的环境污染物，主要来源于石油开采、运输和加工过程中的泄漏或事故。石油烃主要包括芳香族和脂肪族两种类型，其中芳香族具有较高的毒性和致癌性，对人类健康和生态系统造成严重的危害。土壤环境质量标准建设用地土壤污染风险管控标准(gb 36600-2018)中土壤中石油烃(c10-c40)的风险筛选值分别为826mg/kg(一类用地)和4500mg/kg(二类用地)。土壤中的石油烃污染难以降解和去除，给土壤修复带来了巨大的挑战。

2、目前从土壤中去除石油烃的常见相对成熟的方法包括生物降解、化学洗涤、焚化处理等，其中化学洗涤法具有高效快速、处理量大等优点。在化学洗涤法中，表面活性剂相较于其他化学药剂的毒性和污染性较小，因此应用较为广泛。表面活性剂是一种能够降低水与油之间界面张力的物质，能够增加石油烃在水相中的溶解度或分散度，从而将石油烃从土壤中解吸出来。目前清洗土壤中的石油烃常用的表面活性剂有sds、sdbs、鼠李糖脂、tween-80、皂苷等等。davezza m等人[1]使用sds从砂质粘土中提取4-甲基苯酚、4-乙基苯酚和4-叔丁基苯酚，分别获得89.1％、65.3％和55.1％的去除率。urum k[2]研究了鼠李糖脂、皂苷和sds的除油效果，发现sds的整体修复效果最好，sds对脂肪烃的脱除效果优于芳香烃，而皂苷对芳香烃的脱除效果优于脂肪烃。对于sds、sdbs和tween-80虽然大多研究表明其具有较好的生物降解性，但仍然具有一定的毒性。而对于鼠李糖脂和皂苷这类生物表面活性剂，其价格昂贵，用于土壤清洗的经济成本过高。不仅如此，目前大多数表面活性剂的清洗过程会通过加热加压来提高清洗效率，像liu等人[3]通过研究发现，随着温度的升高，表面活性剂中胶束的数量有增加的趋势，有利于石油烃的溶解。当温度从25℃升高到35℃，石油烃的去除率提高了5.7％，但加热加压不仅增加了清洗成本和能源消耗，且去除方法操作繁琐复杂。

3、参考文献：[1]davezza m,fabbri d,bianco prevot a,et al.removal ofalkylphenols from pollutedsites using surfactant-assisted soil washing andphotocatalysis[j].environmental science and pollution research,2011,18:783-9.

4、[2]urum k,grigson s,pekdemir t,et al.a comparison of the efficiencyof different surfactants for removal of crude oil from contaminated soils[j].chemosphere,2006,62(9):1403-10.

5、[3]liu j,xu l,zhu f,et al.effects of surfactants on the remediationof petroleum contaminated soil and surface hydrophobicity of petroleumhydrocarbon degrading flora[j].environmental engineering research,2021,26(5)。

技术实现思路

1、本发明针对石油烃污染固体废弃物当前面临的难以高效绿色修复问题，提供一种价廉、绿色、低碳环保的去除固体废弃物中石油烃的水基清洗剂及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

3、一方面，本发明提供了一种去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂，是由生物型表面活性剂、无机盐和去离子水混配而成的清洗剂；

4、其中，生物型表面活性剂包括β-环糊精和羧甲基纤维素钠；

5、无机盐包括碳酸钠和腐殖酸钠。

6、进一步地，绿色水基清洗剂中，生物型表面活性剂的浓度为7.2g/l，其中β-环糊精与羧甲基纤维素钠的质量比为8：1。

7、进一步地，绿色水基清洗剂中，碳酸钠和腐殖酸钠的浓度均为4g/l。

8、进一步地，绿色水基清洗剂整体颜色呈现黑亮色，ph值为11.03；该清洗剂气泡高度最高为21mm；接触角不大于34.15°。

9、另一方面，本发明提供了一种去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂的制备方法，主要包括如下步骤：

10、第一、分别配置浓度为8g/l的β-环糊精溶液和浓度为4g/l的羧甲基纤维素钠溶液；

11、第二、将β-环糊精溶液和羧甲基纤维素钠溶液按照4：1的体积比进行混合，得到混合溶液；

12、第三、依次按4g/l的浓度向混合溶液中加入碳酸钠和腐殖酸钠，搅拌均匀，即得到绿色水基清洗剂。

13、再一方面，本发明提供了一种利用上述绿色水基清洗剂去除固体废弃物中石油烃的方法，主要包括如下步骤：

14、(1)、将含石油烃的固体废弃物与绿色水基清洗剂溶液混合；

15、(2)、在常温下以50-250r/min的速率搅拌或震荡10-360min，完成一次清洗；

16、(3)、重复步骤(2)，直至清洗干净；

17、(4)、利用离心机分离含油清洗剂和固体废弃物，完成分离过程；分离后的含油清洗剂经高速离心得到的绿色水基清洗剂能够重复利用。

18、进一步地，所述固体废弃物为土壤或污泥。

19、进一步地，当固体废弃物为土壤时，固体废弃物与绿色水基清洗剂的固液比为1/5-1/20；

20、当固体废弃物为污泥时，固体废弃物与绿色水基清洗剂的固液比为1/15-1/25。

21、有益效果：

22、(1)、本发明所用表面活性剂为生物型表面活性剂，价格低廉，无毒无害，即使残留在土壤环境中也可以被微生物完全降解，不会对环境和人体造成二次污染；此外本发明的清洗剂即使在常温常压下也具有较好的除油效果，这可以很大程度的节约清洗成本，节省能源消耗。

23、(2)、本发明所述清洗剂的使用工艺操作简单，灵活，条件简单，成本费用低廉。

技术特征：

1.去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂，其特征在于，是由生物型表面活性剂、无机盐和去离子水混配而成的清洗剂；

2.根据权利要求1所述的去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂，其特征在于，绿色水基清洗剂中，生物型表面活性剂的浓度为7.2g/l，其中β-环糊精与羧甲基纤维素钠的质量比为8：1。

3.根据权利要求1所述的去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂，其特征在于，绿色水基清洗剂中，碳酸钠和腐殖酸钠的浓度均为4g/l。

4.根据权利要求1所述的去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂，其特征在于，绿色水基清洗剂整体颜色呈现黑亮色，ph值为11.03；该清洗剂气泡高度最高为21mm；接触角不大于34.15°。

5.去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

6.利用权利要求1-4任一项所述的绿色水基清洗剂或采用权利要求5所述的方法制备的绿色水基清洗剂去除固体废弃物中石油烃的方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的利用绿色水基清洗剂去除固体废弃物中石油烃的方法，其特征在于，所述固体废弃物为土壤或污泥。

8.根据权利要求7所述的利用绿色水基清洗剂去除固体废弃物中石油烃的方法，其特征在于，当固体废弃物为土壤时，步骤（1）中固体废弃物与绿色水基清洗剂的固液比为1/5-1/20；

技术总结本发明公开了去除固体废弃物中石油烃的绿色水基清洗剂及其制备方法和应用，该绿色水基清洗剂由β‑环糊精、羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、碳酸钠和去离子水组成，为黑亮色碱性溶液。该清洗剂起泡性较弱，消泡能力很强，能够在室温下有效的促进固体废弃物中的石油烃转移到清洗剂中。含油清洗剂经过离心分离后，上层清液可以重复利用。与其他清洗剂相比，本发明的优势在于：（1）清洗剂所用主要材料均具有生物降解性好，绿色环保，不会造成二次污染；（2）清洗剂在使用过程中不需要高温清洗条，降低了清洗成本和能源消耗；（3）适用于处理各种类型的石油烃污染固体废弃物；（4）本专利清洗剂对石油烃的沥青质组分去除效果较市售清洗剂优势显著。技术研发人员：匡少平,赵艳鑫,孙玉焕,王发园,杨志海,张书武,孙延慧受保护的技术使用者：青岛科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18