阴极pH控制对电动修复Cr(Ⅵ)污染高岭土影响研究

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100mg/kg和500mg/kg。试验研究了对阴极电解产生的OH-的控制对电动修复效率的影响以及不同的控制方式对电动修复效率的影响。试验结果表明:对阴极电解产生的pH进行控制可以明显提高Cr(Ⅵ)去除效率;多种控制方式中,以盐酸的中和控制最为有效,可使去除效率达到90.8%,但引起的土壤酸化问题应当进一步进行研究。     

电压对电动修复Cr(Ⅵ)污染高岭土的影响研究

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.试验研究了不同电压下的电动修复效率和单位能耗,并结合经济效益找出合适的电压范围.试验结果表明:当电压为20V时,去除效率达到89.9%,单位能耗仅为93.04KW·h·g-1.当电压再增大的时候,去除效率提高较小,单位能耗增大迅速,不符合经济效益的要求.由于适宜的施加电压和土壤本身性质有很大联系,如何通过简单的方法确定适宜的施加电压,还需进一步研究.     

阴极pH控制对污染土壤电动修复效率的影响

就电动修复污染土壤过程中阴极电解产生的OH-对修复效率的影响进行了实验室研究. 实验选用重铬酸钾作为污染物,配制砂土和高岭土中初始w(Cr(Ⅵ))为100和500 mg/kg,施加恒定直流电压1 V/cm,运行48 h. 选用不同土壤和控制条件,实验共进行了10组. 分析了实验过程中电流变化以及实验完成后土壤pH分布和铬的迁移分布,并对每组实验Cr(Ⅵ)的去除率和电能消耗进行了计算. 结果表明:对阴极电解产生的pH进行控制可以明显提高Cr(Ⅵ)的去除率,同时电能耗变化不大;多种控制方式中,以盐酸的中和控制最为有效,可使去除率达到90.8%,但引起的土壤酸化问题应进一步进行研究;对电动过程中Cr(Ⅵ)的迁移转化应做深入研究.      

沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过稳定化实验、连续提取实验及植物毒性实验,研究了沼渣对硫酸亚铁稳定化Cr （Ⅵ）污染土壤的促进效果与机制.结果表明,沼渣协同硫酸亚铁对土壤中Cr （VI）有良好的稳定化效果.最佳的修复条件为：n（Fe）/n（Cr）=3∶1,含水率为35%,沼渣投加量为4.5%,反应时间为12 d,此时Cr （VI）稳定化效率为99.85%,残余六价铬含量为1.49 mg·kg^-1,满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600—2018）第二类用地筛选值5.7 mg·kg^-1的限值要求.由连续提取实验结果可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后酸溶态铬含量显著降低,而可还原态、可氧化态和残渣态铬含量明显增加.风险分析进一步表明,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后铬的风险等级由非常高风险降至低风险.植物毒性分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理植物毒性显著降低.微生物多样性和群落结构分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后土壤中细菌群落的丰度和多样性均明显增加.     

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。     

可渗透反应复合电极法对铬(Ⅵ)污染土壤的电动修复

将Fe0、沸石等活性材料附着在电极上构成可渗透反应复合电极,以Cr(Ⅵ)污染土壤为处理对象,对电动修复过程中可渗透反应复合电极法对土壤pH的控制、Cr的去除效果以及形态变化进行了研究.结果表明,添加可渗透反应材料的复合电极法比单一电极法无论在土壤pH控制还是Cr的去除方面都有明显的改善和提高,其中以在阳极同时添加Fe0和沸石效果最为显著.在施加2 V.cm-1的直流电压,运行5 d后,相比在阳极单纯添加沸石或Fe0可渗透反应层,添加"Fe0+沸石"反应层能在最大程度上减小阳极土壤pH值的波动,可将土壤pH值控制在5.5～8.5范围内,土壤中任意位置Cr(Ⅵ)的去除率可提高到97%以上,土壤中残留的Cr(Ⅲ)更少,可渗透反应层对Cr的截留量可分别提高8倍和1.8倍,并将98%的Cr(Ⅵ)转化为低毒的Cr(Ⅲ).研究结果为开发具有实用意义的可渗透反应复合电极修复技术提供了理论依据.     

土壤特征对Cr(Ⅵ)修复的动态土柱研究

通过静态批试验与动态土柱试验,研究了壤质砂土、壤土、壤质黏土、黏土的特性对Cr(Ⅵ)修复的影响规律。该试验针对污染土壤的多样性,研究了不同土壤种类对试验的影响。试管批试验证明,当土壤pH值为6时,CMC-nZVI修复土壤的效果最好,Cr(Ⅵ)的去除率达97.9%。通过动态土柱试验证明,CMC-nZVI在土柱中的穿透能力很强,在土壤中的穿透能力的顺序为壤质砂土壤土壤质黏土黏土,在壤质砂土中的穿透率达89%,在黏土中穿透率为45%。在壤质砂土土柱中,当CMC-nZVI浓度为0.12 g/L,用量为6 BV时,Cr(Ⅵ)的最大去除率和还原量分别为98%和181.4 mg/g,而在黏土中其去除率和还原量为65%和108 mg/g。壤质砂土经过修复后Cr的TCLP溶出浓度减小了92%。研究表明CMC-nZVI作为Cr(Ⅵ)污染土壤原位修复的分散还原体系是适宜的。     

硫铁矿对Cr(Ⅵ)污染土壤的长效还原稳定化研究

针对酸溶态占比高的Cr(Ⅵ)污染土壤还原解毒不彻底、后期易返黄的问题,确定了水溶态Cr(Ⅵ)快速还原、酸溶态Cr(Ⅵ)长效缓释还原的修复思路。试验考察了单独添加硫铁矿对Cr(Ⅵ)处理的效果,并采用Fe SO4·7H2O、硫铁矿分步还原法探究处理后污染土壤的长效稳定性,进行了540 d的长期监测。结果表明:Fe SO4·7H2O还原药剂长效性较差,在自然环境中容易发生氧化,失去还原效能,无法完全还原缓慢释放的酸溶态Cr(Ⅵ),有必要加入长效还原缓释药剂对酸溶态Cr(Ⅵ)进行持续还原。硫铁矿单独修复水溶态Cr(Ⅵ)为主的污染土壤,在添加20%的硫铁矿,反应14 d的条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浸出浓度降至30. 4 mg/L。采用Fe SO4·7H2O和硫铁矿分步还原酸溶态Cr(Ⅵ)污染土壤,先加入2%的Fe SO4·7H2O,养护3 d后再加入3%的硫铁矿反应27 d,Cr(Ⅵ)浸出浓度即降至0. 29 mg/L,加入5%的硫铁矿,反应4 d后Cr(Ⅵ)浸出浓度即可降至0. 43 mg/L,之后Cr(Ⅵ)浸出浓度保持稳定。经过540 d的长期监测未发现浸出浓度有上升情况。     

植物微生物燃料电池修复Cr(Ⅵ)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统(P-MFC)修复Cr(VI)污染湿地土壤,考察了植物、不同初始Cr(VI)浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示,香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能,系统最大功率密度与Cr(VI)去除率分别提高至23.83 mW·m~(-2)、33.01%,随着Cr(VI)暴露浓度的升高,系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr(VI)污染土壤过程中,电化学还原作用是Cr(VI)去除的主要机制,近90%的Cr(VI)通过电化学还原去除,系统中0.3%～1.86%的Cr(VI)被香蒲吸收富集,3.5%～9.5%的Cr(VI)被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现,香蒲种植与低浓度Cr(VI)暴露下阳极微生物群落多样性较大,优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了3.4%～19.0%,电化学活性微生物Geobacter相对丰度最高为12.4%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了4.4%～6.8%.系统中对Cr(VI)具有较强耐受性与还原能力的Acinetobacter、Bacillus占有较大比例,且相对丰度随暴露浓度升高而增大,最高分别为19.0%、14.4%,进一步说明微生物群落在Cr(VI)去除上发挥了一定作用.上述结果表明,P-MFC在去除湿地土壤Cr(VI)污染方面具有良好的潜力.     

多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染土壤的原理与应用

为解决新型无黏土层固体废弃物填埋场的渗漏检测问题,利用垃圾渗滤液会改变紧贴于膨润土防水毯(GCL)之上的导电纤维间分布电容与分布电导的基本原理,提出了基于传输线模型的渗漏检测定位方法。由于渗滤液会改变传输线电学参数进而实现渗漏检测,同时建立渗漏检测数学模型,依据传输线电报方程,推导出故障测距方程进行渗漏定位;分别从信号源频率、渗漏区域位置、导电纤维间距、终端电阻的选取,以及渗漏区域面积5个因素,分析了有无渗漏区域时终端电压幅值和相位的差异性;根据推导的测距方程,分别用牛顿算法和一般割线法计算渗漏区间坐标。实测结果表明:在其他因素相同的前提下,防渗膜的破损位置与检测结果高度吻合,一般割线算法求解非线性方程组的平均绝对误差为0.075,牛顿算法为0.135。因此,在渗漏检测定位中应选择精度较高的一般割线法,使得定位结果更加准确。     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

难溶态Cr(Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响

通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO₄高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。     

Cr(Ⅵ)污染地下水修复的PRB填料实验研究

Fe0与Cr(Ⅵ)发生表层反应使Fe0-渗透反应墙(PRB)利用率极低且易板结、堵塞.针对Fe0利用率低,易板结、堵塞问题,研究了不同高分子材料包裹铁粉对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,海藻酸钠(SA)作为包裹材料效果最好.FEI电镜扫描及EDX能谱分析结果表明,SA跟2价金属阳离子Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应.考察了SA包裹零价铸铁粉(SAC)和包裹还原铁粉(SAR)对Cr(Ⅵ)的去除影响;实验结果表明,SAC除铬性能是SAR的2倍.SAC填料工艺参数优化后,符合一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比高达32.25 mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38 cm.s-1);对SAC填料进行成本分析发现,SAC填料具有明显的价格优势,相比零价铸铁粉混砂填料节约成本76.56%.采用SAC填料治理Cr(Ⅵ)污染地下水是可行的.     

不同pH对Cr(Ⅵ)在紫色土中的吸附影响

通过紫色土对Cr(Ⅵ)在不同酸度的静态吸附实验,用Langmuir吸附模型进行拟合得到土壤对Cr(Ⅵ)的吸附曲线和曲线方程,得到酸度影响紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附的规律。结果显示:在pH为3.0、5.0和7.0的溶液中,紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附随pH降低而降低;不同亚类紫色土吸附能力为石灰性紫色土中紫色土酸性紫色土。石灰性紫色土胶体核的碳酸钙含较高,加强了土壤中碳酸盐、氧化物对铬的吸附和固定作用;不同pH环境紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的不同,一方面是pH影响了土壤的电势,部分Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)而沉淀;另一方面是pH影响了土壤中的H+浓度,使胶体团的电位平衡发生破坏,土壤中活性铝和铁溶蚀作用使H+和Cr(Ⅵ)竞争吸附加强,降低对Cr(Ⅵ)的吸附。     

绿色合成纳米零价铁铜淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤

采用自制的绿色合成纳米零价铁铜(GT-nZVI/Cu)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行淋洗修复。分别测定了土壤浸出液中Cr(Ⅵ)浓度、pH值和电导率,并使用改进的BCR连续提取法分析了淋洗前后污染土壤中铬的形态变化。结果表明:淋洗过程分为2个阶段,Cr(Ⅵ)的释放主要在前3个孔隙体积(PV)内;浸出液中电导率的变化趋势与Cr(Ⅵ)浓度变化一致;浸出液pH值随着淋洗体积的增加而增加,土壤的平衡作用变得稳定;土壤中Cr(Ⅵ)浓度、悬浮液pH值和GT-nZVI/Cu浓度对铬污染土壤的修复效果均有一定影响。铬的形态分析表明:铬污染土壤在淋洗后可还原态铬含量降低,氧化态铬和残渣态铬的含量增加。GT-nZVI/Cu悬浮液对污染土壤淋洗后,土壤中铬形态更加稳定。     

污染河流中Cr(Ⅵ)对浅层地下水的影响研究

为了研究污染河流中Cr(Ⅵ)对浅层地下水的影响,选用3种天然砂土作为渗透介质进行室内试验,以生活污水模拟污染河水,发现铬在粗砂中第13d发生穿透,此后粗砂对铬的去除率为77%～99%;2种中砂对铬的去除率始终大于91%和96%,铬很难进入地下水.凉水河野外试验表明,凉水河沿岸的1#、2#、3#采样点和煤厂井中Cr(Ⅵ)浓度均不大于地下水中Cr(Ⅵ)的背景浓度,凉水河中的Cr(Ⅵ)对地下水影响较小.还原和沉淀反应是Cr(Ⅵ)去除的主要机理,由于长期污染河流下部渗透介质始终处于厌氧环境,其中富含还原性物质,Cr(Ⅵ)可以通过沉淀反应大部分得以去除,本次试验研究表明污染河流不是地下水铬污染的来源.     

某铬盐厂Cr(Ⅵ)污染土壤还原稳定化效果研究

以某铬盐厂铬渣堆存场地内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,采用七水硫酸亚铁(Fe SO_4·7H_2O)、多硫化钙(Ca Sx)、Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx、Fe SO_4·7H_2O和水泥4种药剂开展Cr(Ⅵ)污染土壤的还原稳定化实验,并利用BCR连续提取法进行铬形态分析。结果表明,Cr(Ⅵ)还原效果:Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx复配药剂在4种药剂中对Cr(Ⅵ)的整体还原效果最好。铬稳定效果:Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂在4种药剂中对土壤铬的稳定性最好,Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂处理对铬的形态分布的影响是使弱酸提取态、可还原态和可氧化态转化成残渣态,处理后残渣态铬质量分数高达30.98%。污染土壤中铬的形态分布为可氧化态(63.67%)残渣态(23.29%)弱酸提取态(6.80%)可还原态(6.25%),4种药剂处理后土壤中铬的形态分布为可氧化态残渣态可还原态弱酸提取态。     

芘污染盐碱土壤微生物-电动修复效率影响因素

以芘污染盐碱土壤为供试土壤,采用高通量测序技术对微生物-电动联合修复(BIO-EK)芘的过程中微生物群落结构进行了监测,结合芘浓度和微环境变化特征,分析了BIO-EK修复过程中微生物群落结构与污染物浓度和土壤微环境变化之间的相关性.结果表明,91d后BIO-EK中芘浓度由288.03mg/kg降至73.40mg/kg,...     

pH值对有机物(BSA)膜污染的影响

选用BSA(牛血清蛋白)代表有机污染物,使用QCM-D技术考察了BSA在PVDF膜面的吸附行为及吸附层结构随pH值的变化特征,并采用原子力显微镜定量测定了相应pH值条件下PVDF-BSA及BSA-BSA之间作用力,结合膜污染试验,解析pH值对有机物污染膜行为的影响机理.结果发现,在BSA的等电点,PVDF-BSA及BSA-BSA之间的静电排斥力最小,导致BSA迅速吸附累积于膜面,形成密实的BSA污染层,引起超滤膜通量大幅度衰减.当pH值偏离BSA等电点后,BSA间静电排斥力的增强有效削弱了BSA在膜面的吸附量,相应BSA污染层松散度增大,膜污染减弱.在实际的水处理中,通过适当的pH值调节,针对性将超滤膜及污染物调整至带有相同电性、并增大二者所带净电荷量,是减缓超滤膜污染的有效手段.     

土著微生物修复铬(Ⅵ)污染土壤的条件实验研究

根据铬(Ⅵ)污染土壤中筛选出的土著微生物初步解毒实验结果,将土著菌种制成六价铬还原菌剂,通过时间、温度、菌量、pH值、有机质用量等单因素条件实验,发现温度和有机质含量对六价铬还原影响显著,在上述各项较佳条件下施用该菌剂1个月后,对于浸出液六价铬浓度范围从10-55mg/L的污染土壤,六价铬的还原效果都可达到90%以上,高于化学法,这说明该菌剂可有效应用于六价铬土壤的生物修复。