土壤酚类污染物在电动力学作用下的迁移及其机理

通过小型实验研究并比较了土壤中苯酚和2,4-二氯酚在均匀和非均匀电动力学作用下的迁移特征和机理,分析了利用电动力学技术修复酚类污染土壤的可行性.结果表明,电动力学过程能有效地促进土壤中苯酚及2,4-二氯酚的解吸附和迁移,电渗析和电迁移是其主要的作用机理,其迁移效果与电动力学形式、污染物类型、土壤酸碱性质和电极反应等密切相关,可以采用适当的电动力学工艺修复含酚类化合物的污染土壤.     

土壤中2,4-二氯酚在非均匀电动力学作用下的迁移

研究了土壤中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)在非均匀电动力学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2,4-DCP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2,4-DCP的解吸和迁移,其作用效果与土壤性质、电极反应和运行方式等密切相关．土壤pH较高时,2,4-DCP主要通过电迁移向阳极运动,向阴极的电渗析作用影响较小．电极反应影响土壤pH和2,4-DCP的离解,使2,4-DCP的迁移随时间而变化,其变化程度与土壤酸碱缓冲能力和Zeta电位密切相关．采用适当的运行方式可以控制土壤中2,4-DCP的运移．     

电动力学作用下土壤中菲的迁移特征及其机理

研究了土壤中菲在均匀和非均匀电动力学下的迁移特征和机理,揭示了利用非均匀电动力学技术修复菲污染土壤的特性.结果表明,非均匀电动力学过程能够使土壤中的菲一定程度地向场强较大的电极区迁移,其迁移程度随运行时间增加而增大,但与非均匀电场的施加方式无关.非均匀电场对土壤中菲的迁移主要是以介电迁移方式进行的.     

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.     

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。     

土壤中硝酸盐在非均匀电动力学作用下的迁移与转化

以传统的均匀电动力学方法为对照,研究了用非均匀电动力学方法控制土壤中硝酸盐迁移的可行性.结果表明:在外加电压梯度为1.0 V/cm时,受试土壤中NO₃^-在非均电动力学作用下的电迁移速率为13.5～20.0cm/d,并且迁移速率大小与NO₃^-浓度和场强分布有关;与均匀电动力学相比,非均电动力学方法更有利于土壤中NO₃^-向阳极区迁移,而且该方法对土壤性质影响更小,电能消耗更低;切换非均电动力学极性能促使土壤中NO₃^-转化为NO₂^-,并进一步降低系统的能耗,但不利于土壤中NO₃^-相对富集.     

完全对称电场对电动-微生物修复石油污染土壤的影响

针对石油这种非极性复杂有机污染物难以去除的特点,以含油量为50 mg/g的石油污染土壤为研究对象,运用行/列循环切换方式,每5 min切换一次电极极性,建立空间和场强上完全对称的电场,旨在研究完全对称电场条件下电动-微生物联合修复对石油污染物去除率的影响. 对土壤有效氮、有效磷、有效钾等营养物含量以及降解菌数量在电场作用下的变化进行比较. 结果表明,1 V/cm的电压梯度下,土壤中的w(有效氮),w(有效磷)和w(有效钾)分别为初始值的1.3,1.6和1.2倍;同时,在电场作用和电极极性切换条件下,土壤的pH为6.3±0.2,温度升高2～3 ℃,石油降解菌的数量增加,当处理时间为20 d时,降解菌数量最大值达2.3×109 　CFU/mL,进而提高了石油的去除率. 烷烃在电动处理下降解速率加快,60 d烷烃去除率达到15.73%. 经过60 d的电动-微生物修复,石油去除率达到33.42%,是对照组的2.4倍.      

三种细菌降解直链烷烃的效果及降解动力学研究

从石油污染土壤中筛选出克雷白氏菌属(Klebsiellasp.,A5)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.,A6)和无色杆菌属(Achromobacter sp.,A10)3种石油烃降解菌,研究了其对石油烃中不同碳原子数的3种直链烷烃(正十四烷、正十五烷和正十六烷)的降解效果。结果表明:克雷白氏菌属对3种烷烃的降解能力相对较差;假单胞菌属对3种烷烃的降解效果较好,5d的降解率均达到80%以上,且对正十六烷的降解率高达95.9%;无色杆菌属对正十五烷和正十六烷也有较高的降解率,对正十五烷的降解率达80%以上,对正十六烷的降解率达90%以上。选取降解效果最好的假单胞菌属对正十六烷进行降解动力学研究,结果表明:当正十六烷初始含量为100mg/L、200mg/L、400mg/L和800mg/L时,其降解动力学与一级动力学方程拟合效果良好,其降解半衰期为1.79~3.22d;同时,降解过程中菌体浓度的变化显示,环境中的正十六烷含量越低,菌体的对数生长期越短,当正十六烷含量为100mg/L和200mg/L时,A6菌的对数生长期仅持续1d左右就进入稳定期,而当正十六烷含量达到400mg/L以上时,A6菌的对数生长期持续2d后,生长菌群总数处于平坦阶段。     

电动力学及其联用技术降解污染土壤中持久性有机污染物的研究进展

采用电动力学及其联用技术降解污染土壤中的持久性有机污染物是近10a发展起来的新型原位修复技术,本文综述了电动力学及其联用技术降解污染土壤中持久性有机污染物的5种主要方法:①电动力学技术;②电动力学结合Fenton技术;③电动力学结合生物技术;④电动力学结合表面活性剂/助溶剂技术;⑤电动力学结合超声技术.介绍了各种方法的基本原理、特点、应用范围和研究进展,提出了今后的研究方向.     

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。     

土壤无机离子在非均匀电场作用下的迁移

研究了非均匀电场对不饱和沙壤土中的NO₃^-和SO₄^2-的迁移特征,揭示利用非均匀电场向土壤中注入营养物和电子受体的特性.结果表明,非均匀电场能有效地增强土壤中NO₃^-和SO₄^2-的移动性,在1.0V/cm电压梯度下不饱和沙壤土中NO₃^-和SO₄^2-的电迁移速率分别高达22.0,16.5cm/d;在非均匀电场中无机离子主要通过场强较大的区域迁移;切换电场极性可以方便地控制土壤中NO₃^-和SO₄^2-的运移,同时能促使NO3-转化为NO₂^-.利用非均匀电场的迁移和富集效应,可以有效地向土壤中注入无机离子或者将污染离子从土壤中分离出来.     

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。     

二维电场中微生物群落动态及混合有机物降解特征

以正十六烷、环十二烷和芘组成的混合有机污染物为研究对象,在二维对称电场修复平台上,采用电动-微生物联合修复(BIO-EK)的方式,通过分析微生物群落时空动态及混合有机物降解的时空特征,探讨了二维电场中电场强度、微生物群落和污染物降解特征之间的相关性.结果表明,BIO-EK处理过程中,土壤pH和温度在时间和空间上均没有发生明显的变化,微生物群落结构和数量均主要随处理时间而变化,未发生明显的空间上的变化;电场的施加可提高微生物数量,对污染物降解有积极影响,相对于单独的微生物(BIO)和单独的电动(EK)处理,BIO-EK对污染物处理效率最高;不同类型污染物去除率与电场强度均呈正相关.     

Effect of electric intensity on the microbial degradation of petroleum pollutants in soil

Electro-bioremediation is an innovative method to remedy organic-polluted soil. However, the principle of electrokinetic technology enhancing the function of microbes, especially the relationship of electric intensity and biodegradation efficiency, is poorly investigated. Petroleum was employed as a target organic pollutant at a level of 50 g/kg (mass of petroleum/mass of dry soil). A direct current power supply was used for tests with a constant direct current electric voltage (1.0 V/cm). The petroleum concentrations were measured at 3275–3285 nm after extraction using hexane, the group composition of crude oil was analyzed by column chromatography. The water content of soil was kept 25% (m/m). The results indicated the degradation process was divided into two periods: from day 1 to day 40, from day 41 to day 100. The treatment of soil with an appropriate electric field led the bacteria to have a persistent effect in the whole period of 100 days. The highest biodegradation efficiency of 45.5% was obtained after treatment with electric current and bacteria. The electric-bioremediation had a positive effect on alkane degradation. The degradation rate of alkane was 1.6 times higher in the soil exposed to electric current than that treated with bacteria for 100 days. A proper direct current could stimulate the microbial activities and accelerate the biodegradation of petroleum. There was a positive correlation between the electric intensities and the petroleum bioremediation efficiencies with a coefficient of 0.9599.     

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.