重金属污染土壤电动力学修复技术研究进展

近年来我国土壤重金属污染日益严重,在重金属污染土壤修复的技术中电动力学修复技术是污染场地修复中最有前景的技术之一。综述了重金属污染土壤的电动力学修复技术的类型及其优缺点,如极性交换技术、逼近阳极技术、注入缓冲溶液技术,以及电动力学修复的联用技术及其优缺点,如电动力学-可渗透反应墙联合修复、电动力学-吸附联合修复、电动力学-离子交换膜联合修复、电动力学-螯合联合修复、电动力学-生物联合修复等技术,并探讨了电动力学修复重金属污染土壤过程中的各种影响因素,评价了电动力学修复土壤领域存在的问题和不足,提出了该领域今后研究的发展方向。     

苯酚污染土壤的电动力学修复技术研究

电动力学技术是正在发展中的土壤修复技术,具有诸多优点,之一是不破坏原有自然环境。通过小型实验研究了土壤中苯酚在电动力学作用下的迁移特征以及添加表面活性剂LAS对苯酚去除效率的影响。结果表明：①电动力学作用可有效地促使苯酚解吸附和迁移,其迁移效果与土壤酸碱性质、污染物类型和表面活性剂浓度等密切相关,不同通电时间,迁移方向有所不同;②添加LAS能提高苯酚的去除效率,当LAS浓度为0．046mol／L时,苯酚的去除效果最佳,去除率达到91．16％。采用适当的电动力学工艺可修复受苯酚污染的土壤。     

电动力学修复铜污染土壤的研究

采用电动力学方法修复重金属污染土壤。研究中采用高岭土模拟铜污染土壤,电化学装置的电压强度为0.5 V/cm,通过在阴阳极室加入不同的缓冲液来确定铜的迁移效果。结果表明在阴极室加入乙酸作为缓冲液可以有效提高铜的迁移效果,在阳极加入柠檬酸能够有效的与铜形成络合物达到更好的迁移效果。     

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。     

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.      

重金属污染土壤修复技术的进展

目前，土壤的重金属污染已成为一个世界性的环境问题，引起了人们的高度关注。本文根据近年来国内外相关文献报道，对重金属污染土壤修复技术的进展情况作简要介绍和述评，指出各类技术的原理、优缺点和实用性，并重点介绍具有良好应用前景的电动修复技术和植物修复技术。     

周期切换电极极性对电动-微生物修复石油污染土壤的影响

以石油作为处理对象,研究周期性切换电极极性对电动-微生物联合修复石油污染土壤的影响。结果表明,2 h/次的电极转换使pH值稳定在6.2~6.4,土壤温度在(29.8±0.4)℃。在修复100 d后,土壤微生物数量达到7.3×107cfu/g,有机碳消耗率比非极性控制组多2 g/kg。石油去除率达到65.5%,比非极性控制组和单一的微生物组高1.2和2.9倍。可见,周期性极性控制可为电动-微生物联合修复提供良好的土壤环境,加速石油污染土壤的修复效率。     

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。     

填埋场HDPE膜漏洞靶向电动修补技术影响因素

为突破当前HDPE膜漏洞修补技术操作复杂、成本高,且具有安全隐患的难题,探究靶向电动修补技术的工艺参数对修补效果的影响规律,开展了电极类型、电压大小、运行时间、膨润土浓度与分散剂/膨润土投加比例等单因素实验,并探索达到修补效果的最低工艺条件.结果表明,漏洞直径为5mm时,选用石墨电极、电压大小为50V、运行时间为2d、膨润土浓度为10g/L、分散剂/膨润土比例为30%时,修复后HDPE膜漏洞处的渗透系数达到9.41×10^-6cm/s,具有较好的修补效果;此外,通过建立修补溶液体系的Zeta电位与电动修补后漏洞处渗透系数的数学表征模型,为实际场景下的应用提供依据,当渗透系数达到1×10^-6cm/s所对应修补溶液的Zeta电位至少应为-42.11mV.     

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。     

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。     

电动法修复苯酚污染土壤的实验研究

选用西北地区砂土为供试土壤,苯酚作为实验模拟研究的有机污染物,在电动修复技术的基础上加入超声波,联合降解土壤中的苯酚污染物。结果表明,电动技术修复苯酚污染土壤时,加入超声波有利于苯酚的迁移和富集。含水率的增加可以使苯酚的迁移距离增大,当土壤含水率为16％时,富集量可达到153％。超声波的声强可以使苯酚的迁移幅度增大,最大富集率可达到105％。因此,电动法联合超声波降解苯酚效果显著,具有良好的应用前景。     

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.     

污染土壤电动法修复技术研究进展及其前景

介绍污染土壤电动修复技术的最新动态,探讨了该技术的基本原理、改良技术及应用工艺的研究进展。为了提高修复效率和扩大电动修复技术的应用范围,现在已经发展了电动法与其它方法相结合的土壤修复技术。归纳总结了电动修复中常用的几种组合技术并对组合技术中出现的问题和限制因素进行分析和讨论,提出电动法修复污染土壤的发展趋势和研究方向。     

EK∕PRB修复砷污染土壤影响因素及机理

为明确EK/PRB（电动联合渗透反应格栅）修复As污染土壤过程中各因素的影响机理、提高As的去除效率,以As污染高岭土为研究对象,考察PRB加入、PRB位置、pH调控及腐殖酸强化影响下,EK/PRB系统中电流密度、土壤pH分布和土壤中As残余量、电渗透系数及电渗流的变化规律;探讨EK/PRB修复后土壤中As形态的迁移转化规律.结果表明:①单独EK修复对土壤中As的去除效率较低,加入PRB后去除率为由42%增至57%,并且EK/PRB修复可以将土壤中的As由不容易去除的可还原态转变成较容易去除的酸溶态.②采用盐酸调节阴极pH,可以将土壤中As的去除率由57%增至63%,但同时能耗也明显升高,由5.22 kW·h/g升至39.38 kW·h/g.③添加腐殖酸会促进土壤中As的迁移、提高As的去除效率,但也会增加土壤中难处理的可氧化态和残渣态As的占比.研究显示,EK/PRB除As过程中以PRB的去除作用为主,阴极pH调控及腐殖酸强化均可以提高土壤中As的去除率.      

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.      

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。     

An assessment of the effectiveness and impact of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil

The effectiveness of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil was investigated by an anode-cathode separated system using a salt bridge. The applied constant voltage was 24 V and the electrode gap was 24 cm. Two types of soil （sandy soil and loam soil） were selected because of their different conductive capabilities. The initial concentrations of pyrene in these soil samples were 261.3 mg/kg sandy soil and 259.8 mg/kg loam soil After treatment of the sandy soil and loam soil for seven days, 56.8% and 20.1% of the pyrene had been removed respectively. Under the same power supply voltage, the removal of the pollutant from the sandy soil was greater than that from the loam soil, due to the higher current and lower pH. Further analysis revealed that the effectiveness of electrokinetic remediation was affected by the energy expenditure, and was associated with changes in soil properties.