Badania laboratoryjne adsorpcji wybranych substancji ropopochodnych na fazie stałej gruntu

Abstract

The cognition of parameters of mathematical model, describing the properties of porous medium and the migrating fluids is necessary for adequate modelling of migration of oil-contaminations in the soil layer of the ground. One of the basic processes shaping the course of hydrocarbons migration in the ground is adsorption of oil products in the solid phase of the ground. It determines the range of penetration of the porous medium by oil products and delay of its migration. Specialist literature does not give exact figures illustrating the level of adsorption in various types of the ground. The presented values are usually average adsorption values, which is used for numerical modelling of oil products migration in the ground, thus consciously introducing an inadequate source of the description. Hence, the Authors designed a laboratory post for analyzing the coefficient of hydrocarbons adsorption, making measurements for four naturally selected different models of homogeneous loose ground medium. The coefficient of heterogeneity stays in the interval 1.4-1.7, whereas the efficient diameter varies from 0.3 mm to 2.7 mm. The prepared physical models represent fine, medium and coarse gravels and sands. Typical oil products were used for the experiments, i.e. Pb-free ethyline and diesel oil. The obtained results have been discussed in view of the future mathematical models of hydrocarbon adsorption worked out depending on ground properties, especially of grain composition. The existing mathematical models of hydrocarbon adsorption on solid phase of the ground relate this coefficient only with the organic matter and/or clayey fraction content.

W celu adekwatnego modelowania migracji zanieczyszczeń ropopochodnych w przypowierzchniowej warstwie gruntu konieczna jest znajomość wartości parametrów modelu matematycznego, opisujących właściwości ośrodka porowatego oraz migrujących płynów. Jednym z zasadniczych procesów kształtujących przebieg migracji węglowodorów w gruncie jest adsorpcja produktów naftowych na fazie stałej gruntu. Decyduje ona o zasięgu penetracji ośrodka porowatego przez substancję ropopochodną oraz o opóźnieniu jej migracji. Literatura fachowa nie dostarcza danych liczbowych na temat poziomu adsorpcji węglowodorów w gruncie w przypadku różnych jego rodzajów. Podawana jest zazwyczaj jedna uśredniona wartość współczynnika adsorpcji, którą wykorzystuje się podczas numerycznego modelowania migracji produktów naftowych w gruncie, świadomie wprowadzając w ten sposób źródło niedokładności opisu. Z tego względu autorzy zaprojektowali laboratoryjne stanowisko do badania współczynnika adsorpcji węglowodorów i wykonali jego pomiary dla naturalnych, specjalnie wysortowanych czterech różnych modeli jednorodnego sypkiego ośrodka gruntowego. Współczynnik niejednorodności mieści się w przedziale 1,4-1,7, natomiast średnica efektywna zmienia się od 0,3 mm do 2,7 mm. Przygotowane modele fizyczne reprezentują żwiry oraz grunty piaszczyste drobnoziarniste, średnioziarniste i gruboziarniste. W badaniach użyto typowych produktów naftowych: etyliny bezołowiowej i oleju napędowego. Niniejsza praca zawiera omówienie uzyskanych rezultatów, które w przyszłości mogą posłużyć do konstrukcji modelu matematycznego adsorpcji węglowodorów w zależności od właściwości gruntu, w szczególności jego składu granulometrycznego. Opracowane do tej pory modele matematyczne adsorpcji węglowodorów na fazie stałej gruntu wiążą ją jedynie z zawartością substancji organicznej i/lub frakcji ilastej.