土壤锌污染修复实验研究

通过实验方法研究了土壤重金属锌污染的电动修复技术,分析了土壤重金属污染物的迁移和变化特征。实验结果表明在电场作用下土壤中重金属的浓度分布发生明显变化,使得大部分重金属能在电极附近富集而被去除,且土壤的pH值等是影响电动力学修复效果的主要因素。污染物Zn在电场作用下主要是在阴极附近产生富集,迁移方向由阳极向阴极,当实验电压为0.5V/cm时,在阳极附近土壤中锌的去除效率达到74.3%。电动修复中由于两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,阳极附近的pH值由开始时的6.7逐渐变小到4.8,而阴极附近则相反,由开始时的6.8逐渐增大到9.2,表明土壤的酸性碱性条件变化明显。此外电动修复过程中电极附近的温度会发生相应的变化。     

电动微生物法修复石油和镍污染土壤的研究

针对石油-重金属污染的土壤日益严峻的现象及各种土壤修复技术存在的不足,采用快速、高效、对环境干扰较小的电动微生物法,对石油烃含量为16 000 mg/kg,镍含量为400 mg/kg的共污染土壤进行修复。在不同电压梯度下对土壤pH值、电导率和石油烃的降解和镍的去除效果进行研究,同时采用石油烃组分分析法和BCR法分步提取不同形态的镍,对不同组分的石油烃组分的降解和不同形态镍的迁移转化情况进行分析。实验结果表明,随着电压的增加,土壤中不同形态的镍去除效果明显,不同组分的石油烃的去除最佳电压值为1 V/cm。阴阳离子交换膜的使用和电解质的定期更换表明,阴阳离子交换膜的作用可以维持土壤pH值的稳定,从而增强微生物对石油烃的降解和电场对重金属Ni不同形态的迁移转化。在最佳修复电压值1 V/cm下,15 d后,石油烃的降解率达到了46.85%,镍的去除率达到了38.52%。因此,采用阴阳离子交换膜的电动微生物法,是修复混合污染土壤的理想的修复方法之一。     

过硫酸盐对电动-铁/碳复合材料联合修复多氯联苯污染土壤的强化作用

研究了3种浓度过硫酸盐溶液(2、20和200 g·L^-1,以下分别表示为0.2%、2%、20%)作为电解液对电动-铁/碳复合材料（EK-Fe/C）联合修复多氯联苯（PCBs）污染土壤的强化作用,并探究了EK-Fe/C-PS修复技术对土壤理化性质的影响.结果表明,EK-Fe/C-PS修复7 d后,土壤温度和可溶性有机质含量增加,p H显著降低,电导率下降.PS对EK-Fe/C联合修复PCB28污染土壤具有显著的强化作用,修复效果整体随PS浓度增加而增加.在PS浓度为20%时,PCB28的7 d平均去除效率最高（60.9%）,是EK-Fe/C处理组（20.5%）的3倍,EK-20%PS处理组（32.0%）的近2倍.阳极侧土壤PCB28去除效率显著高于阴极侧,达到92.7%±7.7%.在两个电极中间区域,PS浓度增加对修复效果的影响不显著.为降低修复成本和对土壤的影响,污染土壤修复实践中可先使用高浓度PS快速修复阳极和阴极侧土壤,再使用低浓度PS强化修复中间区域土壤.     

农药污染土壤中DDTs的电动力学迁移去除特性

为研究土壤中DDTs(滴滴涕)的电动迁移去除特性,以重庆市某废弃DDTs生产企业污染土壤为研究对象,采用GC-ECD分析了该土壤中DDTs的质量分数、电动迁移效果、电动去除率及试验过程中土壤理化性质改变等.结果表明:该污染场地土壤中w(p,p′-DDT)最高,w(o,p′-DDE)和w(p,p′-DDD)次之,三者分别占w(DDTs)的53.02%、23.46%和12.77%;DDTs迁移效果在192 h时基本稳定,并在3 V/cm电压梯度时迁移效果最佳,其中DDT和DDD向阳极迁移而DDE向阴极迁移,o,p′-DDE富集量最大,其c/c₀〔标准化浓度,c₀、c分别为电动试验前、后污染土壤中w(DDTs)〕为4.70;DDTs去除率在电动时间为192 h、电压梯度为3 V/cm时达到相对稳定,其中p,p′-DDT去除率较高,为49.7%;阴极土壤pH随电动试验时间的增加而增大,其最大值为11.63,阳极土壤表现相反,其最小值为-1.71;电流和土壤温度随电动试验时间的增加呈先增后减的趋势,其峰值均出现在第8小时.研究显示,不同DDTs异构体在电动力学作用下的迁移去除效果存在差异,并且电动过程会引起土壤理化性质改变.      

电极材料对电动修复尾矿周边铅污染土壤的影响研究

影响土壤电动修复效率的因素很多,包括土壤类型、污染物性质、电压和电流大小、洗脱液组成和性质、电极材料和结构等.但很少有文献报道不同电极材料对电动修复土壤重金属污染的效率影响,文章采用不同电极材料(石墨、不锈钢和钛板)对尾矿附近的土壤进行电动修复,研究了修复效率及土壤pH随时间的变化情况.当电场强度为1 V/cm,采用石墨电板电动修复48 h总铅的去除效率为77％,不锈钢电极和钛电极的修复效率分别为64％和54％.石墨电极去除效率的提高归因于相比于不锈钢电极和钛电极,石墨电极提供更多的电子传递所需的活性界面.     

强化电动修复重金属污染土壤的研究

采用逼近电极法强化电动修复废弃电镀厂周边重金属镍污染的土壤,电场强度1 V/cm修复48 h得到67.2%土壤镍去除率,相对于传统的固定电极电动修复法镍31.5%去除效率,逼近电极法强化电动修复去除效率的提高,归因于靠近阳极产生了更多的H+和镍离子从土壤中解析出来,因此,强化了土壤重金属污染修复。     

氟污染土壤的阳极强化电动力学修复研究

在不同电解电压及阳极电解液浓度下,对土壤氟在电动力学作用下的迁移特征及其影响因素进行了研究,分析了利用阳极强化电动力学技术修复氟污染土壤的可行性.结果表明,1.0 V/cm电解电压下,当阳极电解液为去离子水时,氟在阴、阳极电解液中的累积量分别为8.2 mg和47.7 mg,土壤氟的去除率仅为8.8%.而阳极强化电动力学作用能够有效促进土壤中氟化物的迁移,1.0、 1.5、 2.0 V/cm电解电压下,阳极电解液为0.02 mol/L的氢氧化钠溶液时,土壤氟的去除率分别为25.9%、 31.2%、 47.3%;当阳极电解液浓度升高为0.1 mol/L时,土壤氟的去除率分别为55.4%、 61.1%、 73.0%.电迁移是其主要的作用机制,电渗析也对氟在土壤中的移动产生影响.电解电压及电解液浓度是影响氟去除效率的主要因素.可以采用适当的阳极强化电动力学技术对氟污染土壤进行修复.     

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.     

直流电压施加对Pb/As复合污染土壤电动修复的影响

重金属复合污染土壤的治理修复对环境污染防治具有重要意义。以河南某冶炼厂地表含Pb、As复合污染土壤为对象,通过施加不同直流电压对污染土壤进行电动修复,基于迁移率和形态变化对修复效果进行评价。修复过程中,分别对电流变化、Pb/As的迁移规律、土壤含水率、电导率、pH值以及Pb/As的形态转化进行研究。结果表明:施加的直流电压变化对土壤中Pb的迁移影响显著,而对As的迁移影响较弱;当施加直流电压为10 V时,土壤中阴极区域的As含量可降至43.18 mg/kg,当施加的直流电压为30 V时,土壤中阴极区域的Pb含量可降至334 mg/kg,先施加低压后施加高压更有利于提升Pb、As复合污染土壤的电动修复效果;修复完成后Pb和As的弱酸态占比降低,可还原态占比升高,土壤中的Pb和As含量低于GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第1类建设用地筛选值。     

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。     

正十六烷在电场作用下的迁移与微生物降解

研究了砂土中的正十六烷在电动强化微生物作用下的迁移特征和影响因素,揭示利用非均匀电动力学技术修复链烷烃污染土壤的特性。结果表明:非均匀电动力学过程能有效地促进土壤中正十六烷和细菌的迁移,电渗析是其主要作用机理。在1.2V/cm电压梯度下砂土中的正十六烷向阴极迁移速率约为0.7cm/d;电极对污染物、降解菌的迁移作用和电极反应引起的土壤pH变化使得污染物主要在距阳极15cm处被降解,可利用该过程将污染物迁移到规定区域,然后投加高效降解菌进行定点修复。     

电动力学作用下污染土壤中HCHs的迁移特征

为研究电动力学作用对污染土壤中HCHs迁移的影响及不同HCHs异构体间的迁移特征,以我国西南地区已停产的某HCHs(六六六)生产企业厂区的污染土壤为研究对象,分析反应时间、电压梯度、w(电解质)和pH等因素对HCHs迁移效果的影响. 结果表明:HCHs可以在电场力条件下进行有效迁移,其迁移效果随反应时间的增加而增强,并在192 h后达到稳定;增加电压梯度可以促进HCHs的迁移,最佳电压梯度为3.0 V/cm;最佳w(电解质)为2%;HCHs的迁移效果在pH为5.07时达到最佳. HCHs由阴极向阳极迁移,不同HCHs异构体在阳极的富集程度存在差异,其中α-HCH富集率最高,为210.5%~226.3%;而β-HCH、γ-HCH、δ-HCH富集率分别为72.5%~265.3%、38.5%~79.3%、57.3%~62.6%. 电动试验结束后,阴极处电导率最高,为1.2~324.4 mS/cm. P_(0.6)(距阴极的标准化距离为0.6的采样点)处最低,为0.1~70.1 mS/cm;土壤pH由阴极向阳极逐渐减小,其中阴极pH为10.31~12.05,而阳极pH为0.98~4.56. 研究显示,电动因素会对污染土壤中HCHs的迁移造成不同程度影响;不同HCHs异构体中,α-HCH迁移能力最强,β-HCH次之,γ-HCH和δ-HCH迁移能力较弱.      

实际污染土壤和模拟污染土壤垂直电动修复效果对比

为加深对电动修复技术理论的理解及提供实际污染土壤修复技术科学依据,以实际污染土壤和人为污染土壤为研究对象,采用垂直电动修复技术,着重对比了实际污染土壤和人为污染土壤的电流强度、pH和土壤中重金属迁移率。结果表明:1）电动修复过程中,实际污染土壤和人为污染土壤具有相似的电流峰形,但是人为污染土壤电流值约为实际污染土壤电流值的2倍,指示人为污染发生了更多的离子迁移。2）电动修复结束后,距离阳极越近的土壤pH越低,阴极附近区域的土壤pH显著升高,实际污染土壤和人为污染土壤pH变化规律相似,阴极pH的升高可起到深层固定重金属的效果。3）对于实际污染土壤,垂直电动修复技术对0~5 cm土层Cd、Pb、Cu和Zn造成一定的向下迁移,Cd和Zn在5~10 cm土层也有一定迁移,但该土层中Pb和Cu产生积累,其余土层变化不明显。4）对于人为污染土壤,Cd迁移明显且在最底层（35~40 cm）积累,Zn、Cu在表层（0~20 cm）有一定迁移,但是Pb只在最表层（0~5 cm）有一定迁移,其余土层变化不明显。5）对比实际污染土壤和人为污染土壤,实际污染土壤具有明显较低的重金属迁移率,人为污染土壤重金属由于老化时间较短（2个月）,Cd和Zn具有较高的迁移率。因此,人为污染土壤的研究结果不一定适用于实际污染土壤。     

抗坏血酸与柠檬酸对尾矿Pb污染土壤电动修复的强化效果

为研究抗坏血酸与柠檬酸作为增强试剂对高酸性缓冲能力的尾矿Pb污染土壤[w（Pb）为（5491.9±24）mg/kg]电动修复的强化效果,利用0.1 mol/L柠檬酸作为阴极电解液并控制阴极pH在2~3之间,系统分析土壤饱和液中c（抗坏血酸）（0~0.4 mol/L）、修复电压梯度（1~3 V/cm）对电动修复Pb污染土壤的影响,并对土壤中Pb的存在形态进行分析.结果表明:当电动修复过程中施加电压梯度为1 V/cm、c（抗坏血酸）（0~0.4 mol/L）作为饱和液时,随着c（抗坏血酸）的增加,土壤中Pb的迁移能力随之增加,Pb的去除率得到提高.当c（抗坏血酸）达到0.4 mol/L时,土壤中Pb的去除率为36.86%;保持c（抗坏血酸）为0.4 mol/L,当施加电压梯度由1 V/cm增至2 V/cm时,土壤中Pb的去除率得到增加（最高可达87.09%）,通过Pb的形态变化可知,w（弱酸提取态Pb）由初始的2.99%（1 V/cm）最大可降至0.34%（2 V/cm）,w（可还原态Pb）由初始的83.86%（1 V/cm）最大降至2.94%（2 V/cm）.研究显示,当c（抗坏血酸）为0.4 mol/L、柠檬酸（作为阴极电解液）控制阴极电解室pH在2~3之间、施加电压梯度为2 V/cm时,土壤中Pb的迁移能力显著提高并达到较好的修复效果.      

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。     

绿色合成纳米零价铁铜淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤

采用自制的绿色合成纳米零价铁铜(GT-nZVI/Cu)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行淋洗修复。分别测定了土壤浸出液中Cr(Ⅵ)浓度、pH值和电导率,并使用改进的BCR连续提取法分析了淋洗前后污染土壤中铬的形态变化。结果表明:淋洗过程分为2个阶段,Cr(Ⅵ)的释放主要在前3个孔隙体积(PV)内;浸出液中电导率的变化趋势与Cr(Ⅵ)浓度变化一致;浸出液pH值随着淋洗体积的增加而增加,土壤的平衡作用变得稳定;土壤中Cr(Ⅵ)浓度、悬浮液pH值和GT-nZVI/Cu浓度对铬污染土壤的修复效果均有一定影响。铬的形态分析表明:铬污染土壤在淋洗后可还原态铬含量降低,氧化态铬和残渣态铬的含量增加。GT-nZVI/Cu悬浮液对污染土壤淋洗后,土壤中铬形态更加稳定。     

电动力学-新型竹炭联合作用下土壤镉的迁移吸附及其机理

研究了土壤中镉在均匀电动力学作用下的迁移特征及其影响因素,以及电场双向切换并加有新型竹炭材料条件下电动力学对镉的去除特性,揭示了利用均匀电动力学-新型竹炭材料联合修复镉污染土壤的特征及其可行性.结果表明,竹炭是一种良好的吸附材料,对镉具有较强的吸附作用,可以用 Freundlich和Langmuir模型很好的模拟吸附过程（R²>0.96）;在电压梯度为1.0 V/cm的条件下,受试土壤中Cd²⁺在均匀电动力学下的迁移速率为0.678 6～0.687 5　cm/h,并且迁移速率大小与Cd²⁺浓度和场强分布有关,电动力场可以有效地迁移土壤中的重金属离子;使用竹炭作为吸附剂的新型工艺中,在与速率实验相同的电压梯度,电场48　h的切换周期下,土壤中镉能够在电场作用下高效迁移至处理区并被吸附去除（12　d去除79.6%）,过程中可以很好地维持土壤的pH和水分条件,过程的电流随切换呈周期性的变化.电动迁移-竹炭吸附作为一种新型工艺具有广泛的应用前景.     

镉污染高岭土电动修复试验研究

配置Cd2+初始浓度为500mg/kg的模拟污染高岭土,用电动技术对镉污染高岭土进行修复试验,研究了修复时间及阴极槽添加醋酸控制pH对修复效果的影响;并分析镉的迁移变化特征及电动修复前后土壤中镉的变化.结果表明,去除效率随着运行时间的增加而提高,在试验条件下,4天运行时间是经济有效的;控制阴极pH可以提高镉去除效率;在形态分布上,土壤中的镉以醋酸结合态为主,同时存在大量铁锰氧化物结合态;电动修复后,醋酸可提取态存在的镉含量降低.     

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…     

电动力学-过硫酸钠氧化联用修复二氯苯污染土壤的研究

为解决氯苯污染场地的修复问题,尤其是受污染的低渗透介质的原位修复问题,以1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯为研究对象,采用电动力学-过硫酸钠氧化联用技术,并在阳极室添加Na2CO3/Na HCO3缓冲液来控制阳极p H,探讨了土壤中3种二氯苯的迁移和去除效果。实验结果表明:在外加1.5 V/cm恒定电压,以铁为阴阳电极,以5 mmol/L Na2S2O8溶液作阴阳电极液,阳极液含0.025 mol/L Na2CO3/Na HCO3缓冲液,运行5 d后,该联用技术对污染壤土中3种二氯苯的总去除效果较好且较为均匀,去除率均在75%以上。该方法对于原位修复受污染的低渗透介质具备可行性。