國內外熱脫附技術研究簡要綜述
2015年為“世界土壤年”，為此特推出“專家話修復-土壤篇”系列專題，欄目將邀請20位中國土壤修復行業專家，給大家分享經驗、分析行業。“專家話修復-土壤”系列專題從2月16日起連續4個月在每周一發布，本期為第六期，歡迎關注、敬請指正。
熱脫附技術是修復污染土壤(污泥、沉淀物、濾渣)的有效技術之一，熱脫附不同于焚燒，有機污染組分的分解不是其預期目的，而是通過直接或間接加熱，將土壤中有機污染組分加熱至足夠高的溫度，使其與土壤分離的過程。熱脫附系統可通過調節加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從一相轉化為另一相。熱脫附主要包含兩個基本過程：一是加熱待處理物質，將目標污染物揮發成氣態分離;二是將含有污染物的尾氣進行冷凝、收集以及焚燒等處理至達標后排放至大氣中。
研究及應用結果表明，熱脫附技術對于如農藥(六六六，滴滴涕等)、石油以及PCBs、PAHs、PCDD/Fs等揮發性半揮發性有機污染物污染土壤有較好的修復效果，不過，熱脫附技術并不適于有機防腐劑以及活性氧化劑還原劑污染土壤、污泥、沉淀物、濾渣的修復。
國外研究成果
自上世紀八十年代以來，包括美國、法國、瑞士、加拿大、阿根廷、韓國、意大利、瑞典等多個國家研究者開展了含揮發性污染物(二甲苯、三氯乙烯等)、PCBs、PAHs(菲、芘等)、二惡英、石油以及十六烷和十碳到二十二碳等多種有機物污染對象進行了熱脫附研究。綜述結果主要有：
1、有機污染物在土壤中的去除過程主要是物理蒸發，脫附分為兩個階段，首先是土壤顆粒表面的快速蒸發，第二階段蒸發受到顆粒內部擴散的限制;
2、溫度是影響熱脫附過程最主要的因素，隨著溫度的升高，污染物的脫附效率和降解效率會顯著提高，但溫度較高時可能會伴隨著其他副產物的生成，如熱脫附后多氯聯苯降解效率可達48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性當量反而是原始土壤毒性當量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(氣相);
3、土壤中有機污染物蒸發速率比純物質的蒸發速率小(如在同等條件下芘的蒸發速率比純芘的蒸發速率小5倍);
4、土壤中的晶間水層對于污染物的脫附有明顯的抑制作用，粒子內及粒子間的傳質顯著影響污染物的去除速率;
5、恰當催化劑的引入可以促進有機污染物的脫附以及降解過程，土壤中本身的礦物質對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礦物質會促進芘的分解以及與土壤中有機物分解產物的反應，飛灰中的C和Cu顯著影響二噁英殘余濃度;
6、通過對顆粒或者床層建立模型可以較好地模擬污染物在土壤中的脫附過程，為實際應用中運行參數的選擇提供指導，如不同條件下土壤中農藥的揮發速率可以通過對污染物蒸汽壓、水溶性等的計算進行估計;
7、土壤含水率將直接影響到處理運行成本，高粘土含量或濕度會增加處理費用，因此對污染土壤的含水率有著嚴格的要求，一般要求其含水率不超過20%。
國內主要進展
相比于國外，我國熱脫附修復污染土壤研究處于起步和逐步推廣應用階段，浙江大學，清華大學，中國科學院，南京農業大學，西北科技農林大學等多家單位在熱脫附方面已進行了一系列研究。新的認識主要有：
1、溫度和時間是影響熱脫附過程最主要的因素，停留時間的影響受溫度限制;
2、土壤成分主要是土壤中有機質含量以及二氧化硅和其他礦物質會對熱脫附過程的影響，有機質對不同的有機物都有一定的相關性，但是不同的物質之間有一定的差異，二氧化硅和其他礦物質可促進污染物的脫附及降解;
3、土壤顆粒粒徑的大小對于不同的物質表現出一定的差異;
4、獲得了一些因素如土壤中污染物的初始濃度、土壤的含水率、載氣流量、載氣的種類、升溫速率以及氣氛含氧量，對熱脫附過程的定量影響規律。
適用范圍和存在問題
作為一種物理修復方法，熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、處理速率高、設備可移動、修復后土壤可再利用等優點，特別是對于PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。自1985年美國EPA首次將該技術采納為一項可行的土壤環境修復技術起即被廣泛應用于國外處理揮發性和半揮發性有機污染物的土壤、污泥、沉淀物、濾渣等污染場地的修復。另外，熱脫附技術對于處理一些突發性的有機污染環境事故，如由于意外泄露、傾倒而發生的突發性土壤污染事故的應急修復也是一種不錯的技術方案。
目前我國熱脫附修復污染土壤應用近年來得到了快速發展，但尚存在著以下問題：設備投資成本高、設備適用性不強、運行費用昂貴等問題;對不同污染物的認識不夠，不當的參數組合會導致其他副產物的產生，特別是含氯有機物的處理過程中會產生二噁英;土壤修復工程的噪音和揚塵、粉塵污染等新污染源控制難。上述問題需要國內產學研團隊加強多學科交叉融合，團結協作以共同解決。
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