电动修复技术去除土壤重金属污染研究进展

电动修复技术可能是唯一可行的低渗透性污染土壤原位修复方法,受到广泛关注。本文尝试总结论述了电动修复技术去除土壤重金属污染的相关研究进展,介绍了电动修复技术的基本原理及局限性,探讨比较各种强化电动修复技术的方法,包括电极接近法、交换电极法、离子交换膜、电场强化法(垂直电场、交流电场、脉冲电场)、试剂强化法(pH调节、螯合剂、表面活性剂),重点阐述目前新的螯合剂和表面活性剂的开发研究状况,以及电动修复目前主要的联用技术类型(电动-淋洗、电动-植物、电动-微生物、电动-可渗透反应墙)。此外,简要论述了电动修复对变价金属(Hg、Cr、As)的修复效果。最后在回顾总结该技术研究的基础上,对电动修复技术在去除土壤重金属污染的发展方向进行展望。     

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%.     

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.     

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.     

电动及其联用技术修复复合污染土壤的研究现状

电动修复技术是近年来发展起来的一种用于处理土壤污染的绿色技术,现已成为当前土壤修复研究领域的热点。综述了电动修复去除污染物的反应机理和优缺点,影响电动修复效率因素如土壤性质、电压梯度、电极材料、两极p H等,并总结了近年来治理重金属、有机物多类型复合污染土壤的电动修复及电动-淋洗、电动-生物、电动-超声、电动-PRB联合技术的研究进展,提出了此类技术的发展前景以及方向。     

CNFM的制备及其协同电动技术修复土壤重金属的研究

首先采用静电纺丝工艺制备壳聚糖纳米纤维膜并优化了其制备条件,将制备的纳米纤维膜协同电动技术对土壤中的重金属（Cu、Cr）进行了修复.结果表明,纳米纤维膜制备的优化条件为：m（壳聚糖CS）/m（聚乙烯醇PVA）为20：80,乙酸质量浓度为20%,混合溶液质量分数为8%;所制备的纳米纤维膜平均直径为37.11nm,对金属的吸附平衡时间为4h.单一的电动修复来处理土壤中的重金属效率较低,Cu和Cr的去除效率仅为34.9%和11.7%;采用电动技术协同壳聚糖纳米纤维膜能显著提高重金属的去除效率,二者的去除效率分别达到了82%和91%.     

电动修复铬污染土壤的实验研究

对电动修复铬污染土壤进行了实验室研究。选用重铬酸钾作为污染物,其最初浓度为100mg/kg,实验过程中施加1DCV/cm的恒定电压,运行48h。结果表明电动修复可以去除土壤中存在的铬,去除效率可达81%。     

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。     

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,...     

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。     

低分子有机酸强化植物修复重金属污染土壤的作用与机制

植物修复是利用植物的物理、化学作用去除污染土壤中重金属的技术方法,可以减少二次污染物的产生,具有经济可行性.低分子有机酸（LMWOAs）具有生物降解性和环境友好性,在重金属污染土壤植物修复中具有较强的应用潜力.综述了LMWOAs在植物修复中的作用机制,主要包括：①调控根茎叶发育,增加植物生物量,强化植物富集效果;②增强光合作用,提升植物抗性,提高对重金属的耐受能力;③改变根际土壤性质,提高根际微生物活性,促进对重金属的吸收;④改变重金属形态,减轻重金属毒性,提高转运效率.最后阐述了LMWOAs强化植物修复重金属污染土壤的优缺点及应用,提出了LMWOAs在重金属污染土壤植物修复中的研究方向,这对LMWOAs在未来植物修复中的研究和应用具有科学意义.     

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.      

石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

微生物强化植物富集重金属的机理

目前,全国有10%以上的耕地受到重金属污染,严重威胁了人类健康和生态系统安全。植物-微生物联合修复技术作为一种微生物强化植物修复技术,具有高效、低耗、安全等优点,修复重金属污染土壤具有极大的潜力,逐渐成为国内外研究热点。植物-微生物联合修复技术是一种微生物强化植物修复技术,用来修复重金属污染的土壤,文主要论述了微生物强化植物富集重金属的机理。     

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.     

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。     

重金属污染物在土壤中迁移规律及修复技术研究

世界各国都认识到重金属污染的严重性.多数国家开展了污染场地的修复工作,研究和开发出多种土壤重金属污染修复技术,重金属污染土壤修复技术有物理化学修复技术、植物修复、微生物修复技术和电动修复技术.但这些土壤修复技术的成本高,只重视土壤修复,土壤修复技术更重要的部分是地下水系统的修复,不能忽视地下水系统与土壤修复的完整性,否则会造成二次环境污染.本文在分析土壤中重金属污染物迁移规律的同时提出完整的土壤修复新技术CH-PRB工艺.     

铅锌尾矿重金属渗漏污染土壤和地下水的电动修复技术研究

随着生产的发展,中国地下水重金属污染问题日益严重,特别是尾矿重金属渗漏污染地下水尤引人注目,地下水和土壤相互作用,导致重金属离子发生迁移和再分配。电动修复技术作为一种新兴绿色技术,因其高效、节能、成本低、无二次污染,具有很好发展前景。本文对土壤和地下水重金属污染电动修复技术的原理、实际研究应用、技术优势及缺点进行论述,为进一步研究铅锌尾矿重金属渗漏污染地下水电动修复技术提供理论依据。     

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.     

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。