阳极电解液pH值对Cr(Ⅵ)污染土壤电动修复效率的影响研究

为研究不同阳极电解液初始pH值条件对铬污染土壤电动修复效率的影响,试验以氯化铜溶液为阴极电解液,不同初始pH值(pH=3、4、5)的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为阳极电解液,并在阴极室靠近土壤处放置阳离子交换膜,以此阻隔阴极的OH-进入土壤,采用电动力学方法修复Cr(Ⅵ)污染土壤。结果表明:经过400h电动修复后,当阳极电解液初始pH=3时土壤中铬的去除效果最佳,此时靠近阴极部分S7区域土壤为最大截面去除率,达到84.5%。采用BCR四步连续提取法对电动修复前后铬污染土壤中铬的形态变化进行分析,结果表明电动修复过程中主要是对土壤中可氧化态和弱酸可提取态的铬进行了去除,而残渣态铬含量几乎不变。选用铜盐作为阴极电解液可以有效促进铬的迁移与去除。     

以牺牲阳极强化的电化学联用方法修复铬污染土壤

为解决重金属污染土在电动法修复过程中存在的聚焦效应问题,提出了牺牲铁阳极的电化学联用修复技术。在传统电动修复方法基础上增加电解液净化循环装置,优化Cr（Ⅵ）还原及沉淀所需技术参数,并与传统电动修复技术进行对比,探讨其修复效果及适用性。结果表明:迁出的Cr（Ⅵ）可在Fe2+作用下被还原为Cr（Ⅲ）并沉淀,pH、电压梯度、电流密度、电极面积均会影响其反应速率,电极距离对反应速率无直接影响,主要影响电解功率。Cr（Ⅵ）还原-沉淀反应的最佳技术参数为:pH值5~6.5,电压梯度0.8 V/cm,电流密度>6.67 mA/cm2,电极面积90 cm2,电极距离15 cm;较传统电动修复技术,以牺牲阳极强化铬污染土的电化学联用修复技术中,土壤室不同点位的去除率波动范围在10%,最高点位的去除率提高近24%,达93.4%。靠近阳极附近土体中Cr（Ⅵ）去除率从0.24%提高到80.38%。以牺牲阳极强化污染土的电化学联用修复方法不仅有效解决了重金属迁移的聚焦问题,而且有助于促进土中重金属污染物的整体性迁出。     

阴极pH控制对污染土壤电动修复效率的影响

就电动修复污染土壤过程中阴极电解产生的OH-对修复效率的影响进行了实验室研究. 实验选用重铬酸钾作为污染物,配制砂土和高岭土中初始w(Cr(Ⅵ))为100和500 mg/kg,施加恒定直流电压1 V/cm,运行48 h. 选用不同土壤和控制条件,实验共进行了10组. 分析了实验过程中电流变化以及实验完成后土壤pH分布和铬的迁移分布,并对每组实验Cr(Ⅵ)的去除率和电能消耗进行了计算. 结果表明:对阴极电解产生的pH进行控制可以明显提高Cr(Ⅵ)的去除率,同时电能耗变化不大;多种控制方式中,以盐酸的中和控制最为有效,可使去除率达到90.8%,但引起的土壤酸化问题应进一步进行研究;对电动过程中Cr(Ⅵ)的迁移转化应做深入研究.      

铬(Ⅵ)污染高岭土电动修复影响因素研究

通过正交试验研究了电动修复Cr(Ⅵ)污染高岭土的主要影响因素。试验选用重铬酸钾作为污染物,配制高岭土中Cr(Ⅵ)初始质量分数为500mg.kg-1。实验研究了电动修复过程施加电压、处理时间、含水量以及对阴极电解产生的OH-的控制等4种影响因素对修复效率的影响。正交实验结果表明对阴极电解产生的OH-的控制对修复效率影响最大,其次为施加电压和处理时间,含水量影响最小。阴极电极产生的OH-的控制试验表明电动修复过程中,一部分Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)与阴极电解产生的OH-生成沉淀,从而显著影响其去除效率。随着施加电压、处理时间和含水率增加,Cr(Ⅵ)去除效率增加。各种因素综合作用下,最高去除效率为96.5%,最低仅为3.0%。土壤含水率对去除效率存在一定影响,建议下一步针对土壤含水率进行单因素研究。     

酸化-电动强化修复铬渣场地污染土壤

为解决常规电动修复方法对Cr污染土壤Cr(T)(总Cr)去除效率低的问题,提出了酸化预处理-电动强化修复技术. 以国内某化工厂铬渣堆放场地Cr污染土壤为研究对象,通过改变土壤酸化条件,分析乙酸和柠檬酸的酸化时间、酸浓度(以c计)对电动修复Cr污染土壤中Cr去除率的影响,并对土壤中Cr的形态进行分析. 结果表明:①酸化预处理-电动强化修复技术可以显著提高Cr污染土壤中Cr的去除率,其中0.9 mol/L柠檬酸酸化5 d组Cr(T)和Cr(Ⅵ)的去除率由对照组的6.23%、19.01%分别升至26.97%、77.66%. ②土壤酸化可以将部分Cr由碳酸盐结合态向水溶态转化,进而提高Cr去除率;在适宜的酸浓度范围内,酸浓度越高,土壤释放的Cr越多,Cr去除效果就越好. ③与乙酸组相比,柠檬酸组Cr的去除率较高,因为柠檬酸本身也是一种络合剂,在酸化作用释放碳酸盐结合态Cr的基础上,柠檬酸能与Cr发生络合作用,进一步提升了Cr的去除率. 电动修复过程中迁移出土壤的Cr主要以醋酸可提取态、可还原提取态和可氧化提取态为主,残留Cr的生物可利用性降低.      

电动修复联合壳聚糖纳米纤维膜PRB对土壤中菲和芘的去除研究

采用电动修复联合可渗透性反应墙(PRB)技术处理土壤中的菲和芘,以静电纺丝制备的壳聚糖纳米纤维膜为PRB介质,并初步探究了其对电动修复效果的影响。结果表明:壳聚糖纳米纤维膜对菲和芘的吸附动力学同时符合伪一级和伪二级模型,吸附为吸热反应,吸附热力学特征符合Freundlich模型。纯电动方法修复处理土壤中的多环芳烃时效率较低,通过采用0.1 mol/L的Na OH控制阳极p H,并添加非离子型表面活性剂Tween80对电动修复进行优化,优化实验条件下菲和芘的去除率分别可达58.6%和45.9%。在优化实验条件下进行EK-PRB的联合修复,菲和芘的去除率分别达到75.3%和65.7%,证明壳聚糖纳米纤维膜对菲和芘的去除有促进作用。     

环境污染及其防治 土壤污染及其防治

X53200703654施加电压对铬污染土壤电动修复的影响/孟凡生…(中国环科院)∥环境工程学报/中科院生态环境研究中心.-2007,1(3).-111~115环图X-4试验研究了不同电压条件下电动修复去除效率和单位能耗随施加电压的变化关系,探讨了电动修复经济有效的电压范围.试验选用重铬酸钾作为污染物,配制高岭土中Cr(Ⅵ)初始质量分数为100mg/kg和500mg/kg,含水量为50%,试验运行48h,用乙酸控制阴极pH在4~7之间,施加一系列不同直流电压.试验结果表明,随着施加电压升高,去除效率增大,电压升高到1V/cm时,去除效率显著升高,2种试验土壤去除效率分别为76.7%和89…     

利用含Cu(Ⅱ)废水强化微生物燃料电池处理含Cr(Ⅵ)废水

采用双室微生物燃料电池(MFC)反应器,考察了不同Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)浓度配比和外电阻条件下添加Cu(Ⅱ)对MFC阴极去铬的影响.结果表明,MFC阴极处理Cr(Ⅵ)废水时,添加一定浓度的Cu(Ⅱ)废水能提高MFC阴极去铬的效率,且添加Cu(Ⅱ)的浓度越高,提高的效果越明显.在所设置外电阻(10、500、1 000、2 000Ω)条件下,随着外电阻的降低,Cu(Ⅱ)对MFC阴极去铬的强化作用越明显.最终在Cr(Ⅵ)/Cu(Ⅱ)质量浓度配比1∶4,外电阻10Ω时,MFC阴极Cr(Ⅵ)的去除率达91.00%,较单独去铬时(39.13%)提高了132.57%.对反应后的电极进行扫描电镜附加能谱分析及X射线光电子能谱分析表明,Cr(Ⅵ)在阴极的还原产物为不导电Cr_2O_3,其附着于电极表面引起电极导电性能下降,而添加Cu(Ⅱ)后其在阴极还原为Cu和Cu_2O,该产物则在一定程度上提高了电极导电性能,缓解Cr_2O_3沉积造成的阴极钝化,从而强化了MFC阴极去铬的效率.     

复配表面活性剂水溶液处理甲苯气体的研究

以非离子表面活性剂吐温-20(Tween-20)为主表面活性剂,添加助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及助剂氯化钠,形成复配水溶液吸收剂处理VOCs废气.以甲苯为VOCs的典型代表,研究了Tween-20,Tween-20/SDBS和Tween-20/SDBS/氯化钠3种水溶液吸收剂的临界胶束浓度(CMC)及其对甲苯去除率的影响.结果表明,当表面活性剂浓度达到CMC时,水溶液对甲苯的吸收效果开始明显增强,加入助表面活性剂SDBS和助剂氯化钠有利于甲苯的去除,同时可降低溶液的CMC,减少表面活性剂的用量,降低水溶液吸收法处理VOCs成本.当空气流量G为300mL/min、液体喷淋量L为75mL/min、进口甲苯浓度800mg/m3、温度T为30℃时,分别以Tween-20、Tween-20/SDBS(摩尔比1/4)和Tween-20/SDBS/氯化钠(摩尔比1/4/0.1)的水溶液为吸收剂,且浓度均为1CMC时,甲苯去除率分别为56%、70%和77%,三元复配表面活性剂水溶液的吸收效果最佳.     

电动力和铁PRB技术联合修复铬(Ⅵ)污染土壤

考察了电动力学方法对模拟铬(Ⅵ)污染土壤以及天津市原同生化工厂遗留下的铬渣山周边土壤的修复效果,并将该技术与铁可渗透反应格栅(permeable reactive barrier,PRB)技术联用,找出了较好的联用方式,与单一电动修复进行了对比.研究表明,电动力学技术能有效地修复被铬(Ⅵ)污染的土壤,模拟污染土壤铬(Ⅵ)的去除率达98%～100%,总铬去除率在阳极室附近为80%左右,而阴极室附近则为90%以上,恢复到土壤背景值;铬(Ⅵ)去除的同时伴随着铬(Ⅵ)向铬(Ⅲ)的转化,修复结束时土壤中残留的铬90%以上为铬(Ⅲ);污染极其严重的铬渣山下土,由于含约28%的铬(Ⅲ),修复结束时铬(Ⅵ)的去除率达98%以上,而总铬去除率仅为75%～77%;阳极室附近土壤pH降低而阴极室附近土壤pH升高,处于两极中间位置的pH变化不大.电动力学与铁PRB原位联用方式能充分地利用这2种技术的优点,修复后,土壤任意位置的总铬去除率接近90%,阳极室附近尤为好于单一电动修复,对土壤pH的影响也较小.     

双极膜电渗析法去除水溶液中Cr(Ⅵ)

运用双极膜电渗析法（BMED）去除模拟废水中的Cr（Ⅵ）并以H₂CrO₄的形式对其进行回收。探究了电解质浓度、电流密度、Cr（Ⅵ）初始浓度对Cr（Ⅵ）去除的影响。结果表明:当Cr（Ⅵ）初始浓度为500 mg/L时,电解质浓度为1 g/L,电流密度为2 mA/cm2时,Cr（Ⅵ）去除率最高为97.6%。当在BMED中串联2个和3个废水室时,可有效降低单位去除能耗,提高电流效率,且所有废水室中Cr（Ⅵ）去除率均>97.0%。随着废水室的数量从1增加到2和3,单位去除能耗分别从19.49×10-3 kW·h/g降低到7.76×10-3,4.17×10-3 kW·h/g,电流效率分别从31.5%提高到125.8%和284.4%。双极膜电渗析法可作为一种从水溶液中去除和回收Cr（Ⅵ）的有效方法。     

铝炭微电解去除废水中六价铬的可行性研究

以铝屑和活性炭微粒为原料,采用铝炭微电解的处理方法对重金属废水中Cr（Ⅵ）的去除效果进行了研究,考察了反应时间、铝炭质量比、初始pH值、震荡速度、震荡时间等因素对Cr（Ⅵ）离子去除效果的影响.采用扫描电镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）、X射线能量色散谱仪（EDS）和电子能谱仪（XPS）等测试手段,研究铝炭微电解反应前后铝屑和活性炭的表面物理形貌及物质组成的变化,分析铝炭微电解原理.结果表明,影响Cr（Ⅵ）离子去除效果的影响因素的主次为：初始pH值 > 震荡速度 > 铝炭质量比 > 震荡时间,得到最佳处理条件为：初始pH值为3.0,铝炭质量比为2：1,震荡速度为150r/min,震荡时间为40min,在该条件下Cr（Ⅵ）的去除率可达95.40%.实验证明,以铝炭微电解法替代纯铝的直接还原法或铁炭微电解法可以大大提高对Cr（Ⅵ）的去除率.Cr（Ⅵ）的主要去除机理是在微电解过程中炭阴极通过还原作用将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）.     

电絮凝预处理垃圾渗滤液的可行性研究

本研究采用电絮凝技术预处理垃圾渗滤液,在以铁为阳极、不锈钢为阴极,极板距离1·5cm,电流密度50mA/cm2,不外加电解质的情况下,电解90min,渗滤液的CODCr去除率达到57·6%,NH4+去除率达40·1%,BOD5/CODCr比值由0·15提高到0·32,达到了较好的预处理效果。     

不同的增强试剂对重金属污染场地土壤的电动修复影响

选择重金属污染场地土壤为修复对象,研究了添加络合剂EDTA?有机酸乳酸和柠檬酸以及无机酸硝酸对电动修复该污染土壤的影响.结果表明,增强试剂的加入,显著促进了铜?铅?镍和六价铬在电场中的迁移和去除,电动过程促进了土壤重金属向有效态(醋酸铵提取)转化.其中,在阴极加入乳酸并控制pH3.5的处理,土壤中铜的去除率最高,达78.7%.在阴?阳极都加入EDTA的处理中,土壤中重金属的去除率在30%左右,重金属在靠近阴极的部分发生聚集.在阴极加入柠檬酸的处理中,土壤中铜?镍和六价铬的去除率均较高,分别为68.5%?53.3%和52.9%.阴极加入硝酸控制pH3.5对土壤中六价铬的去除率最高,达93.3%.     

铝钛柱撑系列改性膨润土处理含铬废水的应用研究

以钠基膨润土为原料,制备了铝钛无机柱撑、铝钛有机柱撑系列改性膨润土,比较了膨润土原土及铝钛无机有机柱撑改性膨润土处理含铬废水的性能,探讨了改性膨润土用量、pH值、搅拌时间等因素对膨润土吸附Cr(Ⅵ)实验的影响。结果表明:有机柱撑改性膨润土、无机柱撑改性膨润土对废水的处理效果明显好于原土;膨润土用量、废水的pH对Cr(Ⅵ)的吸附效率影响很大;在无机柱撑改性中,当pH为4,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到66 5%;在有机柱撑改性中,当pH为5,投加量为6g L,搅拌时间为30min,Cr(Ⅵ)质量浓度为30mg L时,Cr(Ⅵ)去除率达到94 6%;铝钛无机、有机柱撑改性膨润土对铬离子水样处理的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量和Langmuir常数分别为9 823,8 790mg g和4 5167,4 327。      

陈皮对土壤中六价铬的去除效果及机理

获取廉价、易得且环境友好的高效修复药剂是Cr(Ⅵ)污染土壤修复的重要工作之一. 基于室内模拟培养试验,研究了陈皮添加量和土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度对Cr(Ⅵ)去除过程的影响,通过Illumina NovaSeq高通量测序技术和X射线近边吸收光谱(XANES)等方法初步探讨了陈皮修复Cr(Ⅵ)污染土壤的机理. 结果表明:当土壤中Cr(Ⅵ)初始浓度为(1 600.13±298.11) mg/kg、Cr(Ⅵ)浸出浓度为(143.20±13.5) mg/L、陈皮添加量为5%时,培养30 d后,土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度分别降至(10.07±2.98) mg/kg和(1.02±0.30) mg/L,去除率分别达到99.37%和99.29%. 土壤中Cr(Ⅵ)的去除效率随陈皮添加量的增加而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而减小,且添加陈皮后土壤中的Cr(Ⅵ)转化为生物有效性较低的Cr(Ⅲ). 此外,陈皮的添加丰富了土壤细菌的营养底物,缓解了Cr(Ⅵ)对细菌生长的抑制作用. 土壤中放线菌门(Actinobacteria)为最优菌门,微杆菌属(Microbacterium)、土壤球菌属(Agrococcus)、链球菌属(Streptococcus)和链霉菌属(Streptomyces) 4种Cr(Ⅵ)还原菌不同程度富集. 研究显示,陈皮能在较短时间内有效降低污染土壤中Cr(Ⅵ)浓度及其浸出浓度,并影响了污染土壤中细菌群落结构及其组成;陈皮去除土壤中Cr(Ⅵ)的机制可能是其在土壤中水解的小分子有机物直接将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),以及作为碳源驱动Cr(Ⅵ)还原菌的富集进而间接降低Cr(Ⅵ)的毒性.      

活性氧化铝对六价铬的吸附研究

为了应对水体中六价铬的污染问题,文章研究了活性氧化铝(AA)对六价铬的吸附效果。实验考察了吸附过程中的影响因素pH、六价铬初始浓度、投加量和吸附时间对吸附效果的影响。研究结果表明:活性氧化铝对六价铬的吸附效果受pH的影响较大,六价铬的去除率随着pH值的升高先升高然后降低,最佳pH为3,去除率为84.04%。六价铬的去除率随着活性氧化铝的投加量和吸附时间的增加逐渐升高然后趋于稳定,最佳的投加量和吸附时间分别为10 g/L和90 min,去除率分别为87.34%和84.04%。随着初始浓度的不断上升,六价铬的去除率逐渐下降。在原水条件下的吸附速度和吸附容量都比在纯水条件下低。平衡吸附数据符合Freundlich和Langmuir吸附等温线模型。活性氧化铝对六价铬吸附效果非常好,可以作为去除水中六价铬的吸附剂。     

改性栗壳吸附重金属离子的动力学及热力学研究

对改性板栗壳吸附Cr(VI)、Cu(II)及Ni(II)3种重金属离子过程的动力学和热力学进行研究。结果表明:改性板栗壳吸附Cr(VI)、Cu(II)和Ni(II)3种混合离子时存在拮抗的竞争关系,竞争吸附顺序为Cu(II)﹤Ni(II)﹤Cr(VI);与单独吸附过程相比,混合吸附平衡时,改性板栗壳对3种离子相应的去除率均有所降低,Cr(VI)去除率比单独吸附时降低20.2%,Cu(II)和Ni(II)分别降低40.7%和35.6%;拟二级动力学方程能很好地描述Cr(VI)、Cu(II)和Ni(II)在改性板栗壳上的单独和混合吸附过程,结果表明此3种重金属离子在改性板栗壳表面以化学吸附为主;热力学研究数据表明:改性板栗壳对Cr(VI)的吸附为吸热反应,对Cu(II)和Ni(II)的吸附为放热反应。