Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu suất phục hồi và hành vi cháy trong quá trình khử dầu nhờn bị ô nhiễm bằng phương pháp hấp thụ nhiệt bền vững
Tóm tắt
Mặc dù phương pháp giải hấp nhiệt rất phổ biến trong việc phục hồi đất bị ô nhiễm, nhưng nó yêu cầu năng lượng cao và có thể làm suy giảm khả năng tái sử dụng đất. Trong khi đó, ít chú ý hơn đến quá trình chuyển đổi hóa học của nó. Nghiên cứu này xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phục hồi dầu nhờn và khám phá các hành vi cháy từ góc độ chuyển đổi thành phần hóa học trong khí thải và đất đã xử lý. Ảnh hưởng của nhiệt độ gia nhiệt đến việc loại bỏ dầu nhờn là đáng kể, trong khi đó, thời gian gia nhiệt và vận tốc khí mang lại ảnh hưởng nhỏ hơn. Gia nhiệt ở 350 °C trong 30 phút làm giảm nồng độ dầu nhờn từ 74,840.60 xuống 4804.29 mg kg−1, giảm 93%, thấp hơn giá trị can thiệp rủi ro của Trung Quốc là 5000 mg kg−1. Hàm lượng carbon hữu cơ (SOC) giảm dần từ 1.22 xuống 0.94% trong khoảng từ 200–500 °C, vẫn cao hơn đáng kể so với đất sạch. So sánh giữa tỷ lệ SOC còn lại và tỷ lệ nồng độ dầu còn lại cho thấy một phần carbon hữu cơ còn lại đến từ một số sản phẩm carbon mới được hình thành trong đất đã xử lý. Phân tích GC–MS các sản phẩm khí thải xác nhận rằng quá trình đa ngưng tụ dầu nhờn lớn hơn quá trình cracking ở 350 °C, trong khi tại 500 °C thì ngược lại. Hình thái vi mô của than được hình thành được thu được bằng SEM. Phân tích XPS cho thấy rằng các liên kết hóa học giữa các nhóm chức chứa carbon bị phá vỡ và than được hình thành từ dầu nhờn và chất hữu cơ ban đầu sau khi gia nhiệt, là điều kiện thuận lợi cho khả năng tái sử dụng đất. Tóm lại, giải hấp nhiệt gián tiếp là một phương pháp hiệu quả và bền vững để phục hồi đất bị ô nhiễm dầu nhờn.
Từ khóa
#giải hấp nhiệt #phục hồi đất #ô nhiễm dầu nhờn #carbon hữu cơ #phân tích GC–MS #phân tích XPSTài liệu tham khảo
Abdel-Moghny T, Mohamed RSA, El-Sayed E, Aly SM, Snousy MG (2012) Removing of hydrocarbon contaminated soil via air flushing enhanced by surfactant. Appl Petrochem Res 2(1):51–59. https://doi.org/10.1007/s13203-012-0008-4
Adams GO, Fufeyin PT, Okoro SE, Ehinomen I (2015) Bioremediation, biostimulation and bioaugmention: a review. Int J Environ Bioremediat Biodegr 3(1):28–39. https://doi.org/10.12691/ijebb-3-1-5
Ahamad T, Naushad M, Alzaharani Y, Alshehri SM (2020) Photocatalytic degradation of bisphenol-A with g-C3N4/MoS2-PANI nanocomposite: kinetics, main active species, intermediates and pathways. J Mol Liq 311:113339. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113339
Algarra M, González-Calabuig A, Radotić K, Mutavdzic D, Ania CO, Lázaro-Martínez JM, Del Valle M (2018) Enhanced electrochemical response of carbon quantum dot modified electrodes. Talanta 178:679–685. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2017.09.082
Biache C, Mansuy-Huault L, Faure P, Munier-Lamy C, Leyval C (2008) Effects of thermal desorption on the composition of two coking plant soils: impact on solvent extractable organic compounds and metal bioavailability. Environ Pollut 156(3):671–677. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.06.020
Chi T, Zuo J, Liu F (2017) Performance and mechanism for cadmium and lead adsorption from water and soil by corn straw biochar. Front Environ Sci Eng 11(2):15. https://doi.org/10.1007/s11783-017-0921-y
Flavel BS, Nambiar M, Shapter JG (2011) Electrochemical detection of copper using a Gly-Gly-His modified carbon nanotube biosensor. Silicon 3(4):163–171. https://doi.org/10.1007/s12633-011-9080-0
Flogeac K, Guillon E, Aplincourt M, Marceau E, Stievano L, Beaunier P, Frapart YM (2005) Characterization of soil particles by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron paramagnetic resonance (EPR) and transmission electron microscopy (TEM). Agron Sustain Dev 25(3):345–353. https://doi.org/10.1051/agro:2005037
Gan Z, Yao T, Zhang M, Hu J, Liao X, Shen Y (2020) Effect of temperature on the composition of a synthetic hydrocarbon aviation lubricating oil. Materials 13(7):1606. https://doi.org/10.3390/ma13071606
He L, Sang Y, Yu W, Li W, Jiao Y, Ma F, Gu Q (2020) Polymerization and carbonization behaviors of 2-methylnaphthalene in contaminated soil during thermal desorption. Water Air Soil Poll 231(10):505. https://doi.org/10.1007/s11270-020-04886-3
Islam MN, Jo Y, Park J (2014) Remediation of soil contaminated with lubricating oil by extraction using subcritical water. J Ind Eng Chem 20(4):1511–1516. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.07.040
Kang C, Kim D, Khan MA, Kumar R, Ji S, Choi K, Jeon B (2020) Pyrolytic remediation of crude oil-contaminated soil. Sci Total Environ 713:136498. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136498
Kiersch K, Kruse J, Regier TZ, Leinweber P (2012) Temperature resolved alteration of soil organic matter composition during laboratory heating as revealed by C and N XANES spectroscopy and Py-FIMS. Thermochim Acta 537:36–43. https://doi.org/10.1016/j.tca.2012.02.034
Kim HS, Kweon JH (2010) Cleaning of lubricating products from machinery parts using subcritical water. KSCE J Civ Eng 14(1):1–6. https://doi.org/10.1007/s12205-010-0001-3
Kok MV, Gul KG (2013) Thermal characteristics and kinetics of crude oils and SARA fractions. Thermochim Acta 569:66–70. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.07.014
Lemkau KL, McKenna AM, Podgorski DC, Rodgers RP, Reddy CM (2014) Molecular evidence of heavy-oil weathering following the M/V Cosco Busan spill: insights from Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. Environ Sci Technol 48(7):3760–3767. https://doi.org/10.1021/es403787u
Li D, Xu W, Mu Y, Yu H, Jiang H, Crittenden JC (2018) Remediation of petroleum-contaminated soil and simultaneous recovery of oil by fast pyrolysis. Environ Sci Technol 52(9):5330–5338. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b03899
Liu Y, Zhang Q, Wu B, Li X, Ma F, Li F, Gu Q (2020) Hematite-facilitated pyrolysis: an innovative method for remediating soils contaminated with heavy hydrocarbons. J Hazard Mater 383:121165. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121165
Mora N, Cano E, Polo JL, Puente JM, Bastidas JM (2004) Corrosion protection properties of cerium layers formed on tinplate. Corros Sci 46(3):563–578. https://doi.org/10.1016/S0010-938X(03)00171-9
Nwankwegu AS, Li Y, Jiang L, Lai Q, Shenglin W, Jin W, Acharya K (2020) Kinetic modelling of total petroleum hydrocarbon in spent lubricating petroleum oil impacted soil under different treatments. Environ Technol 41(3):339–348. https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1498543
O’Brien PL, DeSutter TM, Casey FXM, Khan E, Wick AF (2018) Thermal remediation alters soil properties-a review. J Environ Manage 206:826–835. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.11.052
Oladimeji TE, Sonibare JA, Omoleye JA, Adegbola AA, Okagbue HI (2018) Data on the treatment of used lubricating oil from two different sources using solvent extraction and adsorption. Data Brief 19:2240–2252. https://doi.org/10.1016/j.dib.2018.07.003
Pape A, Switzer C, McCosh N, Knapp CW (2015) Impacts of thermal and smouldering remediation on plant growth and soil ecology. Geoderma 243–244:1–9. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.12.004
Park S, Lee J, Yang J, Kim K, Baek K (2009) Electrokinetic remediation of contaminated soil with waste-lubricant oils and zinc. J Hazard Mater 169(1):1168–1172. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.04.039
Piedrahita WF, Aperador W, Caicedo JC, Prieto P (2017) Evolution of physical properties in hafnium carbonitride thin films. J Alloy Compd 690:485–496. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.08.109
Qu Y, Ren G, Yu L, Zhu B, Chai F, Chen L (2019) The carbon dots as colorimetric and fluorescent dual-readout probe for 2-nitrophenol and 4-nitrophenol detection. J Lumin 207:589–596. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.12.017
Ren J, Song X, Ding D (2020) Sustainable remediation of diesel-contaminated soil by low temperature thermal treatment: Improved energy efficiency and soil reusability. Chemosphere 241:124952. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.124952
Samaksaman U, Kuo J, Peng T, Wey M (2015) Determination of emission characteristics during thermal treatment of lube oil and heavy metal co-contaminated soil by fluidized bed combustion. J Environ Eng 141(10):4015024. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000953
Santos JCO (2018) Recovery of used lubricating oils—a brief review. Progress Petrochem Sci 1:1–4. https://doi.org/10.31031/PPS.2018.01.000516
Sun K, Gao B, Zhang Z, Zhang G, Zhao Y, Xing B (2010) Sorption of atrazine and phenanthrene by organic matter fractions in soil and sediment. Environ Pollut 158(12):3520–3526. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.08.022
Udonne JD, Onwuma HO (2014) A Study of the effects of waste lubricating oil on the physical/chemical properties of soil and possible remedies. J Pet Gas Eng 5(1):9–14. https://doi.org/10.5897/JPGE2013.0163
Vidonish JE, Zygourakis K, Masiello CA, Gao X, Mathieu J, Alvarez PJ (2016) Pyrolytic treatment and fertility enhancement of soils contaminated with heavy hydrocarbons. Environ Sci Technol 50(5):2498–2506. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b02620
Vidonish JE, Alvarez PJJ, Zygourakis K (2018) Pyrolytic remediation of oil-contaminated soils: reaction mechanisms, soil changes, and implications for treated soil fertility. Ind Eng Chem Res 57(10):3489–3500. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b04651
Wen Y, Liu W, Deng W, He X, Yu G (2019) Impact of agricultural fertilization practices on organo-mineral associations in four long-term field experiments: Implications for soil C sequestration. Sci Total Environ 651:591–600. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.233
White ML, Kuntz RR (1973) The pyrolysis of hexachloroethane. Int J Chem Kinet 5(2):187–195. https://doi.org/10.1002/kin.550050203
Yuan G, Soma M, Seyama H, Theng BKG, Lavkulich LM, Takamatsu T (1998) Assessing the surface composition of soil particles from some Podzolic soils by X-ray photoelectron spectroscopy. Geoderma 86(3):169–181. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(98)00049-4
Zubaidi IA, Tamimi AA (2018) Soil remediation from waste lubricating oil. Environ Technol Innov 9:151–159. https://doi.org/10.1016/j.eti.2017.11.004