铜污染土壤电动修复研究

应用实验方法研究了土壤重金属污染的电动力学修复方法,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。当实验的电场强度为0.5 V/cm时,在阳极附近土壤中铜的去除效率达到71.1%。阳极附近的pH值由开始时的6.8逐渐变小到4.4,而阴极附近则相反,由开始时的6.6逐渐增大到9.1,此外电动修复过程中电极附近的温度会发生相应的变化。     

电动与渗透反应格栅联合修复镉污染地下水实验

通过实验方法研究了地下水中镉污染的电动力学修复效果,并分析其迁移变化特征。实验结果表明,电动修复中由于阴阳两极的氧化还原反应造成电极附近pH值产生明显变化,其中阳极附近的pH值由开始时的7.0逐渐变小到6.8,而阴极附近则相反,由开始时6.9逐渐增大到9.1,表明土壤的酸碱条件变化明显。Cd浓度变化反映在自然渗透条件下含水层中重金属污染物的迁移能力较弱,阳极附近地下水中Cd的去除率仅8.4%,而在电场作用下地下水中重金属的浓度发生明显变化,使得重金属污染物能在电极附近富集而被去除,当实验电场强度为0.5 V/cm时,Cd在阴极的累积使得阳极附近地下水中去除率为72.9%,说明电动修复重金属Cd污染地下水的效果明显好于自然渗透状态。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

重金属污染土壤电动力学修复技术

电动力学修复技术是把电极插入受污染的土壤并通入直流电 ,发生土壤孔隙水和带电离子的迁移。土壤中的污染物质在外加电扬作用下发生定向移动并在电极附近累积 ,抽出处理从而被除去。新兴的电动力学原位修复技术去除土壤重金属污染正越来越多地被各国研究人员接受。一系列实验规模的研究和技术已日渐成熟 ,其中Lasagna技术和Electro klean技术已在美国肯塔基州和路易斯安那州等地进行了原位修复     

重金属污染土壤电动力学修复技术

电动力学修复技术是把电极插入受污染的土壤并通人直流电，发生土壤孔隙水和带电离子的迁移。土壤中的污染物质在外加电扬作用下发生定向移动并在电极附近累积，抽出处理从而被除去。新兴的电动力学原位修复技术去除土壤重金属污染正越来越多地被各国研究人员接受。一系列实验规模的研究和技术已日渐成熟，其中Lasagna技术和E-lectro-klean技术已在美国肯塔基州和路易斯安那州等地进行了原位修复。     

电极材料对电解法处理循环式准好氧垃圾填埋场渗滤液效果的影响研究

分别用3种不同材料电极(不锈钢、Ti/Pt和Ti/RuO2-IrO2)作阳极、石墨电极作阴极在同一条件下分别对循环式准好氧填埋垃圾场渗滤液进行电解处理对比研究.研究结果表明,随着电解时间的变化,渗滤液中的COD、BOD5、BOD5/COD、重金属离子浓度、色度和pH值均会发生改变.当电解时间为10～20 min时,用上述3种电极作阳极电解均会出现渗滤液COD、BOD5、BOD5/COD增大的现象;当电解时间为30～40 min时,用Ti/RuO2-IrO2或Ti/Pt电极作阳极电解均可使渗滤液的色度降为0;当电解时间为120 min时,分别用3种电极作阳极电解都可使渗滤液中的COD、BOD5和重金属得到有效的去除,其中用Ti/RuO2-IrO2电极作阳极电解对COD、BOD5的去除效果最好:用Ti/Pt电极作阳极电解对Pb2 的去除效果最好.     

电极材料对电解法处理循环式准好氧垃圾填埋场渗滤液效果的影响研究

分别用3种不同材料电极（不锈钢、Ti／Pt和Ti／RuO2-IrO2）作阳极、石墨电极作阴极在同一条件下分别对循环式准好氧填埋垃圾场渗滤液进行电解处理对比研究。研究结果表明，随着电解时间的变化，渗滤液中的COD、BOD5、BOD5／COD、重金属离子浓度、色度和pH值均会发生改变。当电解时间为10—20min时，用上述3种电极作阳极电解均会出现渗滤液COD、BOD5、BOD5／COD增大的现象；当电解时间为30—40min时，用Ti／RuO2-IrO2或Ti／Pt电极作阳极电解均可使渗滤液的色度降为0；当电解时间为120min时，分别用3种电极作阳极电解都可使渗滤液中的COD、BOD5和重金属得到有效的去除，其中用Ti／RuO2-IrO2电极作阳极电解对COD、BOD5的去除效果最好：用Ti／Pt电极作阳极电解对Pb^2＋的去除效果最好。     

剩余污泥中重金属的电动力学修复研究

主要研究了电极材料和电极间距对氢析出电压和电压梯度的影响,以及电极材料、阴极液pH、修复时间对不同形态重金属去除率的影响。实验结果表明,在相同条件下,氢的析出电压和电压梯度受电极材料和电极间距的影响。阳极均为高纯石墨电极,阴极分别为高纯石墨电极、铜电极和铁电极,电极间距在32.5 cm时,高纯石墨为阴极的氢的析出电压最高,电极间距在8.5 cm时,阴极为铜电极和铁电极比高纯石墨电极氢的析出电压及电压梯度都高;改变阴极pH值,延长修复时间,剩余污泥中残留的各种重金属形态发生明显变化;电极间距在8.5 cm,阴极为铜电极时,重金属去除率最高,修复时间缩短。     

土壤中铬电动修复过程及影响因素

实验筛选出阳极pH、阴极pH、电压梯度、电极形状4种影响因素,以黏土为研究对象,设计正交实验和对比实验研究铬的电动修复过程。结果表明,最重要的影响因素为电压梯度,其他影响因素重要性排序为阳极pH、阴极pH、电极形状;在电压梯度为1.5 V·cm-1下,以去离子水作为电解质,分别控制阴极和阳极pH在11和3,取得很好的去除效果,144 h后铬迁移率达到80.9%。总铬和六价铬分布规律类似,从阳极到阴极呈现逐渐下降的趋势。经过电动修复后土壤中水溶态铬比例减少,可氧化态和残渣态比例增大。铬电动修复控制系统在微电流范围内可取得很好的去除效果。     

可渗透反应复合电极法对土壤重金属的电动去除

将零价铁(Fe0)、沸石等活性材料附着在电极上形成可渗透反应层并构成可渗透反应复合电极,采用不同的复合电极对Cd2+、Ni 2+、Pb2+和Cu2+等4种阳离子型重金属污染土壤进行了电动力学修复。研究了不同可渗透反应复合电极对土壤pH的控制效果以及对重金属的去除作用,分析了迁移到复合电极中的重金属形态变化。结果表明,复合电极中添加酸、碱性沸石并适时更换,可有效中和、截留阴阳极电解产生的OH-和H+,避免或减缓土壤酸碱迁移带的形成,防止重金属离子的过早沉淀及土壤过度酸化,极大提高了重金属的去除率。复合电极中Fe0可将迁移进来的重金属离子进行还原稳定,实现重金属污染物的捕获与固定,与迁移到沸石复合电极中的4种重金属不稳定态相比,"Fe0+沸石"复合电极中重金属不稳定态分别下降了61.4、60.5、61.4、57.1百分点。结果还显示,阴极采用"Fe0+沸石"复合电极并适时进行更换,施加1.5V/cm的直流电压修复10d后,土壤中Cd、Ni、Pb、Cu的总去除率分别为44.5%、41.5%、33.5%和36.7%,且进一步延长修复时间和持续更换电极可获得更为理想的修复效果。     

The use of a sequential leaching procedure for assessing the heavy metal leachability in lime waste from the lime kiln at a caustizicing process of a pulp mill

A five-stage sequential leaching procedure was used to fractionate 13 heavy metals (Cd, Cu, Pb, Cr, Zn, Fe, Mn, Al, Ni, Co, As, V, Ba) and sulphur (S) in lime waste from the lime kiln at the causticizing plant of Stora Enso Oyj Veitsiluoto Pulp Mills at Kemi, Northern Finland, into the following fractions: (1) water-soluble fraction (H₂O), (2) exchangeable fraction (CH₃COOH), (3) easily reduced fraction (HONH₃Cl), (4) oxidizable fraction (H₂O₂ + CH₃COONH₄), and (5) residual fraction (HF + HNO₃ + HCl). Although metals were leachable in all fractions, the highest concentrations for most of the metals were observed in the residual fraction (stage 5). It was also notable that the total heavy metal concentrations in lime waste did not exceed the maximal allowable heavy metal concentrations for soil conditioner agents set by the ministry of the Agricultural and Forestry in Finland. The heavy metals concentrations in lime waste were also lower than the maximal allowable heavy metals concentrations of the European Union Directive 86/278/EEC on the protection of environment, and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture. The Ca concentration (420 g kg⁻¹; d.w.) was about 262 times higher than the typical value of 1.6 g kg⁻¹ (d.w.) in arable land in Central Finland. However, the concentration Mg (0.2 g kg⁻¹; d.w.) in lime waste was equal to the Mg concentration in arable land in the Central Finland. The lime waste has strongly alkaline pH (12.8) and a neutralizing value (i.e. liming effect) of 47.9% expressed as Ca equivalents (d.w.). This indicates lime waste to be a potential soil conditioner and improvement as well as a pH buffer.     

Implications of rhizospheric heavy metals and nutrients for the growth of alfalfa in sludge amended soil

Rhizospheric distribution of nutrients and heavy metals in sludge amended soil was investigated using the rhizobag technique to give an indication of the release of metals from wastewater sludge. DTPA-extractable Zn, Cd, Ni and Mn, and available P, K and NH4+-N in the rhizosphere were markedly depleted when soil was amended with sludge. There was no conspicuous depletion or accumulation of DTPA-extractable Cu in the rhizosphere when the soil was amended with sewage sludge but DTPA-extractable Fe accumulated in the rhizosphere when the soil was amended with increasing amounts of sludge. The pH value in the rhizosphere increased with distance from the roots when soil was amended with larger amounts of sludge. The exchangeable fraction of Cu in the rhizosphere was depleted whether or not the soil was treated with sludge. Carbonate, oxide, organic and residual fractions of Cu and Zn were depleted in the rhizosphere at a distance of 0-2 mm from the roots when soil was amended with 50% sludge. Application of sewage sludge had a positive effect on alfalfa growth. With an increase in sludge amounts, the concentrations of Fe, Cu and Zn in alfalfa shoots did not change. Soil amendments with less than 25% sludge did not increase the availability or mobility of heavy metals. The depletion in rhizospheric DTPA-extractable Zn, Cd and Ni indicates that with the sole exception of Cu, release of metals from sludge amended soil was very limited.     

淹水对土壤重金属浸出行为的影响及机制

为了明确淹水对土壤重金属浸出行为的影响及其作用机制,以实际场地重金属污染土壤为研究对象,开展了淹水实验。对淹水过程中土壤重金属的浸出浓度、氧化还原电位、pH、铁氧化物浓度及重金属形态等相关指标进行测定了分析。结果表明,淹水后,重金属浸出浓度随淹水时间呈现先增长后降低趋势。淹水初期(30 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别增加了6.71%、4.03%、3.56%和4.55%。pH降低、有机质降解和铁氧化物还原溶解是导致重金属浸出浓度升高的主要原因。随淹水时间的持续增加,重金属浸出浓度逐渐降低并于90 d时趋于稳定。淹水结束时(180 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别降低了23.78%、16.78%、15.48%和15.45%。重金属形态分析表明,淹水促使重金属赋存形态由酸可提取态转化为可还原态和可氧化态,降低了重金属活性;矿物成份分析证实了金属硫化铜物相的生成。新形成的无定形氧化铁对重金属的吸附作用和硫化物与重金属的化学沉淀作用是重金属浸出浓度降低的主要机制。该研究为淹水条件下重金属污染土壤风险控制提供了依据。     

水稻秸秆炭及组合改良剂对石漠化地区土壤-玉米系统中重金属迁移特征影响

化学固定是重金属污染土壤修复及改良技术之一。通过盆栽实验,研究了水稻秸秆炭及其与石灰、磷酸盐组合改良剂对石漠化土壤-玉米体系中As、Zn和Pb 3种重金属迁移的影响,分析了玉米及土壤重金属含量、形态变化。结果表明,几种改良剂均显著促进了玉米生长,地上部分生物量：水稻秸秆炭 > 石灰+水稻秸秆炭 > 石灰 > 秸秆 > 磷酸盐+水稻秸秆炭 > 磷酸盐 > 对照。水稻秸秆炭、石灰及其组合均能够提高土壤pH值,抑制重金属向玉米地上部分迁移。添加改良剂后土壤中As的弱酸提取态和可还原态含量显著降低,均小于3 mg·kg-1。水稻秸秆炭、秸秆与石灰及其组合均能够降低土壤中重金属提取态和还原态量,能够降低玉米籽粒中重金属的含量,但玉米籽实中Pb依然超标。     

大田条件下施加组配改良剂对蔬菜吸收重金属的影响

通过向湘南某矿区周边重金属污染的农田施加不同添加量(0、2、4和8 g/kg)的组配改良剂HS(海泡石+石灰石),分析农田土壤理化性质变化和土壤重金属及其交换态含量的影响、空心菜和辣椒可食部位和根部位重金属含量的影响。结果表明,施用2~8 g/kg组配改良剂HS能使2种蔬菜土壤pH值和CEC含量显著增加,使交换态重金属含量大幅降低,且不同程度地降低了空心菜和辣椒可食部位及根部位的重金属含量。与对照相比,空心菜和辣椒可食部位重金属Pb、Cd、Cu、Zn的降幅分别为:21.1%~47.5%、6.5%~31.0%、57.7%~80.0%、65.3%~92.0%和27.3%~74.5%、29.8%~62.0%、55.4%~76%、37.8%~77.1%;根部位的重金属含量也有明显降低。当添加量为8 g/kg时,2种蔬菜可食部位和根部位重金属含量降低幅度最大。由此可知,组配改良剂HS的施用对2种蔬菜吸收土壤重金属起到有效的抑制作用。     

热解吸工艺放置顺序对土壤重金属稳定化效果的影响

为了研究热解吸工艺放置顺序对土壤重金属稳定化效果的影响,通过小试模拟的方式,对不同种类的土壤样品进行实验,对比分析了土壤的关键指标在加热前后的变化。结果表明,当热解吸工艺放置在添加稳定化药剂前时,会提高土壤的pH,也会使土壤的重金属有效态质量分数和酸浸出质量浓度增加,但仅有较低的可能性使2者超标。并且,根据不同的土壤酸碱性质,热解吸工艺对重金属形态转化产生的影响不同。当热解吸工艺放置在添加稳定化药剂后,不影响土壤重金属有效态含量和浸出浓度,并对重金属的形态转化没有影响。2种技术联用时的顺序对重金属稳定化效果的影响较小。本研究可为工程项目实施时的工艺设计提供参考。