化学淋洗联合电动技术修复重金属污染土壤的效果及其机制

采用化学淋洗与电动技术联合修复重金属污染土壤,以明确其效果及其机制.试验选择了5种化学淋洗剂FeCl₃、 Fe(NO₃)₃、 KCl、 KNO₃和HCl溶液,分析比较Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属(Cd、 Pb、 Cu和Zn)的去除效果,其后,对化学淋洗后的土壤进行垂直电动修复,研究化学淋洗对重金属污染土壤电动修复去除效率的影响.结果表明,Fe³⁺、 K⁺、 H⁺和Cl^-对土壤中4种重金属的淋洗效果不同,对于Cd和Zn, H⁺去除效果最好,对于Pb和Cu, Fe³⁺去除效果最好.整体上比较,对于土壤中Cd、 Pb和Cu的去除,化学淋洗剂FeCl₃和Fe(NO₃)₃去除效果最好.对于土壤中Zn的去除,...     

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。     

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.      

电解催化还原-氯氧化无害化去除水中硝酸盐氮

基于对Pd-Me双金属催化还原的机理分析,提出了以NH₄+-N为目标产物,Fe催化还原NO₃--N的理论设想. 结合折点氯化技术,以Ti/Fe为阴极,以Ti/Ir-Ru为阳极,以NaCl为支持电解质组建无隔膜电解体系,开展了水中NO₃--N去除的试验研究. 结果表明,利用电解催化还原-氯氧化法可将模拟水样中NO₃--N转化为N₂去除,其反应历程为阴极催化还原NO₃--N生成NH₄+-N,阳极电解氯氧化NH₄+-N生成N₂. 在ρ(Cl-)为500 mg/L,电流密度为12 mA/cm2,极板距离为9 mm,搅拌强度为450 r/min的试验条件下电解150 min,初始ρ(NO₃--N)为50 mg/L的模拟水样出水ρ(TN)和ρ(NO₃--N)可分别降至2.9和2.8 mg/L,去除率分别达到94.1%和94.3%,NH₄+-N和NO₂--N均未检出. 分析认为,阴极对NO₃--N的催化还原机理为:Fe化学吸附氮氧化合物离子中的O形成固定的N—O键,电解产生的活性还原物质攻击N—O形成N—H新键.      

有机酸增强电动法修复镉污染土壤技术研究

为了增强传统电动法修复土壤中重金属的效果,研究加入乙酸、柠檬酸、EDTA作为增强剂的电迁移效果。结果表明:乙酸和柠檬酸有效抑制了阴极液体的碱化,使得整个土壤区维持在酸性范围之内;而EDTA对Cd的螯合作用使土壤中的Cd形成带负电的螯合物,增强了其移动性。采用柠檬酸作为电解液的整体迁移效果优于乙酸,并且在整个土壤区域没有呈现出Cd的积累现象。当采用乙酸作为电解液时Cd在靠近阴极区的土壤中发生积累现象,积累区Cd含量增加了67%。采用EDTA作为电解液时Cd的螯合物从阴极向阳极迁移,并在靠阳极的第二个土壤区域发生积累现象,在其他三个土壤区域也都有明显的迁移效果。相对于传统的电动法,增强剂施用后明显提高了Cd在土壤中的迁移效果。     

常温条件下O2和NO2对Ca(OH)2吸附SO2产物的影响

在100℃的无水蒸气条件下研究以Ca（OH）₂为吸收剂同时脱硫脱硝过程中SO₂的固定和氧化过程,以及O₂和NO₂的作用。分别用原位漫反射傅里叶红外光谱和固定床反应器,研究过程中Ca（OH）₂表面和气相的成分变化。结果表明:SO₂吸附在Ca（OH）₂表面形成的CaSO₃不易被O₂氧化,但可以被NO₂氧化。同时脱除过程中,NO₂对CaSO₃的氧化具有选择性:930~936 cm-1位置的红外吸收峰在反应过程中先升高后降低,980~995 cm-1位置的红外吸收峰只升高不降低。无O₂条件下,参与反应的NO₂以接近1∶1的比例转化为NO,而有O₂条件下Ca（OH）₂同时脱除NO₂和SO₂时,Ca（NO₃）₂的含量明显增加,且反应前期CaSO₄的生成速率加快。     

铅对赤子爱胜蚓抗氧化酶活性的影响

研究了老化和未经老化土壤中Pb(NO₃)₂对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)活性的影响. 结果表明:在测试范围(w〔Pb(NO₃)₂〕为200~1000 mg/kg)内,Pb(NO₃)₂对蚯蚓体内3种抗氧化酶的活性均有显著性影响. 暴露于未经老化土壤1、14、21d时,蚯蚓体内SOD和CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而降低,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这2种抗氧化酶活性均降低了约40%. POD活性除第1、3天在高w〔Pb(NO₃)₂〕中显著变化外,其他暴露时间、暴露水平中均无显著性变化. 暴露于老化(28d)土壤1d后,蚯蚓体内SOD、POD、CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而升高,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这3种抗氧化酶活性分别升高了359%、147%和233%;然而,随着暴露时间的延长,3种抗氧化酶活性又呈显著降低趋势. 总体上,蚯蚓体内CAT和SOD活性变化趋势基本一致. 研究显示,土壤老化对铅毒性产生了影响,因此在进行毒性试验时应予以考虑.      

双隔膜电解槽电化学合成高铁酸钠的研究

利用铁丝为阳极,铜为阴极,NaOH溶液为电解液,陶瓷膜为隔膜,于双隔膜电解槽中电解制备高铁酸钠(Na₂FeO₄). 探索了阳极室容积、缓冲室容积、电解液浓度(c(NaOH))、温度和隔膜孔径变化条件下生成的c(Na₂FeO₄) 的变化情况,并给出了c(Na₂FeO₄)发生变化的原因. 结果表明: 减小阳极容积,一定范围内增加缓冲室容积,增加c(NaOH),减小隔膜孔径及适宜的温度均有利于提高c(Na₂FeO₄). 由正交实验可得,在阳极室容积为40 mL,缓冲室容积为40 mL,c(NaOH)为20 mol/L,隔膜孔径为0.01 μm,温度为35 ℃,电流为2 A时,电解3 h后c(Na₂FeO₄)为93.43 mmol/L.      

氯盐对汞化合物污染土壤热脱附过程的影响

对HgCl₂、HgS、Hg(NO₃)₂·H₂O、HgO、HgSO₄ 5种试剂分别添加MgCl₂、CaCl₂和NaCl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A、B)中,进行低温热脱附修复研究. 结果表明:5种汞化合物试剂热脱附温度由低到高依次为HgCl₂＜HgS＜Hg(NO₃)₂·H₂O＜HgO＜HgSO₄. 在汞化合物中加入MgCl₂、CaCl₂和NaCl后的热重分析发现,MgCl₂对HgS、Hg(NO₃)₂·H₂O、HgO、HgSO₄热脱附过程影响最大,降低了汞化合物热脱附的初始温度. A、B 2个污染土壤样品加入MgCl₂热脱附后,汞的去除率分别从无药剂处理的65.67%、70.74%升至81.35%、84.91%. 表明MgCl₂可以促进汞污染土壤中汞化合物的转化,有利于土壤汞污染的热脱附修复,应用前景较好.      

改性分子筛净化气相中的HCN

以浸渍法制备催化氧化HCN所需催化剂,分别以Ce3+〔Ce(NO₃)₃〕、Fe3+〔Fe(NO₃)₃〕、Cu2+〔Cu(NO₃)₂〕、La2+〔La(NO₃)₂〕为活性组分,以Hβ、HY、5A、ZSM5分子筛作为载体,进行催化剂的优选. 以恒温管式反应器作为反应装置,在250 ℃以下,考察空速、反应温度、φ(O₂)对HCN催化氧化过程的影响以及NO_x的生成率. 结果表明:以0.1 mol/L Cu(NO₃)₂溶液浸渍Hβ分子筛,于300 ℃焙烧所得催化剂Cu/Hβ,在HCN催化氧化过程中具有良好的性能. 在空速低于6 000 h-1、反应温度高于100 ℃时,Cu/Hβ催化剂对HCN的去除率高于95%;反应温度高于200 ℃时,HCN去除率接近100%. 在φ(O₂)由1%增至5%时,HCN去除率高于95%;反应温度低于200 ℃且φ(O₂)小于3%时,NO_x生成率低于5%. 表明铜基改性分子筛催化氧化脱除气相HCN方法所需反应温度低于200 ℃,受φ(O₂)影响小,具有节能、二次污染小的特点.      

Electrochemical remediation of copper contaminated kaolinite by conditioning anolyte and catholyte pH simultaneously

This report examined electrochemical remediation of copper contaminated kaojinite by controlling electrolytes‘ pH for both of anolyte and catholyte simultaneously.Results showed the electrokinetic process and remediation efficiency varied obviously when different buffer systems,including citric acid(test 1),nitric acid EDTA(test 2)and nitric acid(test 3),were used to control catholyte pH AND Na2CO3 was used at the same time to control all anolyte one.It was found that under such pH condition soil‘s pH in soil column kept at 3.0-7.0 successfully,and correspondingly no copper precipitation and decrease of soil electroconductivity appeared.which are usually observed in electrokinetic process due to OH^- introduction into soil cojumn by electrochemical reaction occurred in cathode.Electroosmosis flow rates were almost equal for these three tests,indicating that these buffers did not affect Zeta-potential of kaolinite within the examined duration.More acid and basic solution was added into electrokinetic cell when nitric acid was used as buffer than when nitric acid EDTA and then citric acid were used.Due to introduction of large amounts of ions into soil column,significant higher current was observed for test 3 than other two.Analysis of copper speciation and total quantity in kaolinite indicated that 22.5%,23.74%and 55.65% Cu were removed from kaolinite for test 1,test 2 and test 3 respectively after only 10 days‘ electrokinetic remediation.     

土壤电动修复的电极空间构型优化研究

采用MATLAB软件对非均匀电场中几种常见电极构型的电场分布进行了模拟,根据最优的电极构型构建了电动修复实验装置,研究了电动修复过程中不同部位土壤p H以及重金属残留量随时间变化情况.结果表明,从电场强度的有效性角度,正方形(1-D-1)和正六边形(2-D-3)分别是一维、二维构型中最优的电极构型,土壤p H值的变化、重金属的去除与电场强度的分布有密切关系.采用正六边形电极构型对镉、镍、铅、铜共4种阳离子型重金属进行电动修复时,控制阴极p H值,随着修复的进行,在整个反应单元中逐步形成了酸性迁移带,可在一定程度上避免重金属的过早沉淀,有利于重金属的去除.电动修复480 h后,重金属镉、镍、铅、铜的总去除率分别为86.6%、86.2%、67.7%、73.0%,可根据修复目标改变修复时间和更换电极频次.     

络合剂和酸度控制对土壤铬电动过程的影响

研究了添加络合剂和控制阴极池溶液酸度对铬在黄棕壤中电动过程的影响.结果表明,EDTA 柠檬酸和乳酸的加入明显改变了电动过程中电渗流的大小和铬在土柱中的分配,其中柠檬酸因可与土壤中的 Cr(III)发生较强的络合作用而显著增加了土壤总铬的去除率(29.8%);改变阴极池溶液酸度不仅影响了电动过程中电流、电渗流的大小和铬在土柱中的分配,同时也显著改变了总铬的去除率.其中在 pH 6.0 和pH 10.0 时,总铬的去除率分别达 25.3%和 24.0%,较 pH 4.0 和 pH 8.0 时增高近 1 倍.所有电动处理以后土壤中剩余的六价铬浓度均显著减少,约降低 80%,表明电动处理对土壤中六价铬(铬的主要有毒形态)的去除是非常有效的.     

电动修复过程中电解质浓度对U(Ⅵ)迁移和能耗的影响

采用了柠檬酸与氯化铁组合的一种复合电解质,研究不同的电解质浓度对U（Ⅵ）的迁移行为和能量利用率的影响.结果表明：柠檬酸和氯化铁的最佳浓度为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl₃,该浓度时铀的去除效率约为（61.55±0.41）%,累积消耗能量为0.2559kW·h,能量有效利用率β为（0.24±0.02）×10³.采用Visual MNIETQ软件模拟铀在pH值为3.0的柠檬酸和氯化铁溶液中的存在形式,结果表明主要以大量铀-柠檬酸根络合物（UO₂-Citrate^-）和少量的铀酰离子（UO₂²⁺）存在,此时铀主要从阴极向阳极迁移.当氯化铁浓度增加至0.05mol/L时,铀的去除率相应减少,产生此现象与电渗流强度及方向、氢氧化铁胶体吸附等因素有关.相较于单一的柠檬酸和盐酸,以柠檬酸和氯化铁组合的电解液具备去除效率高、浸出毒性低、土壤修复后危害小等优势.     

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%.     

络合剂对铬污染土壤电动修复作用的影响

用电动方法对铬污染砂土的修复进行了实验室研究。结果表明,EDTA和柠檬酸的加入明显改变了电动过程中电流的大小和铬在砂土中的分配,柠檬酸因与C(rⅥ)发生明显的竞争吸附或与土壤中的C(rⅢ)发生较强的络合作用而增加土壤总铬的迁移率,迁移到阳极附近的铬占砂土中铬含量的78.4%,电动处理以后土壤中剩余的六价铬浓度均显著减少,尤其是加入络合剂后的迁移率比不加入约提高40%,充分表明电动处理时加入络合剂可明显增加对砂土中六价铬的迁移。     

Mechanism of combination membrane and electro-winning process on treatment and remediation of Cu^2＋ polluted water body

Mechanism of treatment and remediation of synthetic Cu2+ polluted water body by membrane and electro-winning combination process was investigated. The influences of electrolysis voltage, pH, and electrolysis time on the metal recovery efficiencies were studied. Relationship between trans-membrane pressure drop ( P), additions ratio, initial Cu2+ concentration on operating efficiency, stability of membrane and the possibility of water reuse were also investigated. The morphology of membrane and electrodes were observed using scanning electron microscopy (SEM), the composition of surface deposits was ascertained using combined energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and atomic absorption spectrophotometer. The results showed that using low pressure reverse osmosis (LPRO), Cu2+ concentration could increase from 20 to 100 mg/L or even higher in concentrated solutions and permeate water conductivity could be less than 20 μS/cm. The addition of sodium dodecy/sulfate sodium dodecyl sulfate improved Cu2+ removal efficiency, while EDTA had little side influence. In electro-reduction process, using plante electrode cell, Cu2+ concentration could be further reduced to 5 mg/L, and the average current efficiency ranged from 9% to 40%. Using 3D electrolysis treatment, Cu2+ concentration could be reduced to 0.5 mg/L with a current efficiency range 60%–70%.     

不锈钢电极对重金属污染土壤的强化电动修复及电极腐蚀结晶现象与机制

电极腐蚀和盐分结晶是制约土壤电动修复技术工程化应用的重要难题.本研究选择不锈钢作为电极,采用去离子水(DW)、柠檬酸(CA)和聚天冬氨酸(PASP)作为电解液,对Pb、Cu污染土壤进行强化电动修复,考察了重金属去除作用及影响因素,探讨了电极腐蚀和盐分结晶现象与机制.结果表明,在电场作用下,土壤中的Ca会迁向阴极在碱性条件下形成CaCO_3和Ca(OH)_2晶体,降低了电极的导电性;PASP对不锈钢电极有明显的缓蚀作用,CA和PASP都能明显地破坏CaCO_3晶体的形成,但无法对Ca(OH)_2晶体形成有效的破坏;CA和PASP都能促进土壤中Pb的去除,但PASP对Cu去除强化作用不明显,而CA对Cu的去除强化作用非常显著;不锈钢配合不同的缓蚀剂、增强剂联合使用,可以作为电动修复技术工程化应用的电极选择.     

改性聚乙烯亚胺捕集和回收水中的Cu2+

为提高含铜废水的处理效果及简化处理流程,采用CS₂、NaOH对聚乙烯亚胺进行改性,制备出一种新型高分子絮凝剂--PEX（聚乙烯亚胺基黄原酸钠）.以含Cu2+水样为处理对象,探讨了初始ρ（Cu2+）、pH、共存无机物质、有机物质以及浊度对PEX捕集Cu2+性能的影响,并考察了螯合絮体中Cu2+的回收情况.结果表明:PEX对含Cu2+水样具有很好的捕集性能,Cu2+去除率最高可达到100%;PEX对Cu2+的去除效果随着水样初始pH的升高而增强,但pH位于PEX等电点处时,Cu2+去除率有所降低.在较低的PEX投加量下,水样中共存的NaCl、CaCl₂、NaNO₃、Na₂SO₄、柠檬酸、焦磷酸钠对PEX去除Cu2+均可起到促进作用,而共存的EDTA、氨基乙酸、浊度对PEX去除Cu2+具有一定的抑制作用;增加PEX投加量后,可减弱或消除上述影响.螯合絮体采用HNO₃溶液进行静态浸泡30 d后,Cu的回收率可达100%.研究显示,PEX能有效去除和回收水样中的Cu2+.