国内外热脱附技术研究简要综述

2015年为“世界土壤年”，为此特推出“专家话修复-土壤篇”系列专题，栏目将邀请20位中国土壤修复行业专家，给大家分享经验、分析行业。“专家话修复-土壤”系列专题从2月16日起连续4个月在每周一发布，本期为第六期，欢迎关注、敬请指正。

热脱附技术是修复污染土壤(污泥、沉淀物、滤渣)的有效技术之一，热脱附不同于焚烧，有机污染组分的分解不是其预期目的，而是通过直接或间接加热，将土壤中有机污染组分加热至足够高的温度，使其与土壤分离的过程。热脱附系统可通过调节加热温度和停留时间等方式有选择地将污染物从一相转化为另一相。热脱附主要包含两个基本过程：一是加热待处理物质，将目标污染物挥发成气态分离;二是将含有污染物的尾气进行冷凝、收集以及焚烧等处理至达标后排放至大气中。

研究及应用结果表明，热脱附技术对于如农药(六六六，滴滴涕等)、石油以及PCBs、PAHs、PCDD/Fs等挥发性半挥发性有机污染物污染土壤有较好的修复效果，不过，热脱附技术并不适于有机防腐剂以及活性氧化剂还原剂污染土壤、污泥、沉淀物、滤渣的修复。

国外研究成果

自上世纪八十年代以来，包括美国、法国、瑞士、加拿大、阿根廷、韩国、意大利、瑞典等多个国家研究者开展了含挥发性污染物(二甲苯、三氯乙烯等)、PCBs、PAHs(菲、芘等)、二恶英、石油以及十六烷和十碳到二十二碳等多种有机物污染对象进行了热脱附研究。综述结果主要有：

1、有机污染物在土壤中的去除过程主要是物理蒸发，脱附分为两个阶段，首先是土壤颗粒表面的快速蒸发，第二阶段蒸发受到颗粒内部扩散的限制;

2、温度是影响热脱附过程最主要的因素，随着温度的升高，污染物的脱附效率和降解效率会显著提高，但温度较高时可能会伴随着其他副产物的生成，如热脱附后多氯联苯降解效率可达48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性当量反而是原始土壤毒性当量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(气相);

3、土壤中有机污染物蒸发速率比纯物质的蒸发速率小(如在同等条件下芘的蒸发速率比纯芘的蒸发速率小5倍);

4、土壤中的晶间水层对于污染物的脱附有明显的抑制作用，粒子内及粒子间的传质显著影响污染物的去除速率;

5、恰当催化剂的引入可以促进有机污染物的脱附以及降解过程，土壤中本身的矿物质对污染物的去除也有一定的催化作用，土壤中的二氧化硅以及其他矿物质会促进芘的分解以及与土壤中有机物分解产物的反应，飞灰中的C和Cu显著影响二噁英残余浓度;

6、通过对颗粒或者床层建立模型可以较好地模拟污染物在土壤中的脱附过程，为实际应用中运行参数的选择提供指导，如不同条件下土壤中农药的挥发速率可以通过对污染物蒸汽压、水溶性等的计算进行估计;

7、土壤含水率将直接影响到处理运行成本，高粘土含量或湿度会增加处理费用，因此对污染土壤的含水率有着严格的要求，一般要求其含水率不超过20%。

国内主要进展

相比于国外，我国热脱附修复污染土壤研究处于起步和逐步推广应用阶段，浙江大学，清华大学，中国科学院，南京农业大学，西北科技农林大学等多家单位在热脱附方面已进行了一系列研究。新的认识主要有：

1、温度和时间是影响热脱附过程最主要的因素，停留时间的影响受温度限制;

2、土壤成分主要是土壤中有机质含量以及二氧化硅和其他矿物质会对热脱附过程的影响，有机质对不同的有机物都有一定的相关性，但是不同的物质之间有一定的差异，二氧化硅和其他矿物质可促进污染物的脱附及降解;

3、土壤颗粒粒径的大小对于不同的物质表现出一定的差异;

4、获得了一些因素如土壤中污染物的初始浓度、土壤的含水率、载气流量、载气的种类、升温速率以及气氛含氧量，对热脱附过程的定量影响规律。

适用范围和存在问题

作为一种物理修复方法，热脱附技术具有污染物处理范围宽、处理速率高、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，特别是对于PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显著减少二噁英的生成。自1985年美国EPA首次将该技术采纳为一项可行的土壤环境修复技术起即被广泛应用于国外处理挥发性和半挥发性有机污染物的土壤、污泥、沉淀物、滤渣等污染场地的修复。另外，热脱附技术对于处理一些突发性的有机污染环境事故，如由于意外泄露、倾倒而发生的突发性土壤污染事故的应急修复也是一种不错的技术方案。

目前我国热脱附修复污染土壤应用近年来得到了快速发展，但尚存在着以下问题：设备投资成本高、设备适用性不强、运行费用昂贵等问题;对不同污染物的认识不够，不当的参数组合会导致其他副产物的产生，特别是含氯有机物的处理过程中会产生二噁英;土壤修复工程的噪音和扬尘、粉尘污染等新污染源控制难。上述问题需要国内产学研团队加强多学科交叉融合，团结协作以共同解决。

原标题：【专家话修复-土壤】李晓东：国内外热脱附技术研究简要综述