电化学水处理技术研究进展

电化学方法可以通过电子的定向转移与精确调控,强化环境界面过程的速率和效率,其在水处理中体现出非凡的特点和优势,成为破解水危机和水污染的重要技术手段。近10年来,电化学水处理技术发展取得了长足的进步,正在向电极高效、工艺耦合、低碳绿色转变,未来将进一步聚焦功能电极材料设计、高效反应器与组合工艺开发、资源能源的定向转移与回收等重要方向。为深入研究电化学水处理技术机理,进一步探讨电化学方法在实际工程中的广泛应用,在重点关注电化学应用基础研究和前沿技术的基础上,分别对电絮凝、电氧化、电还原、电渗析/反向电渗析和电吸附技术的研究进展进行了回顾,并对电化学水处理技术发展进行了总结和展望。     

电镀废水处理技术的应用现状探讨

对电镀废水进行回用和重金属回收,不仅能节约水资源,还能有效解决重金属对水体的污染问题。总结了电镀废水的来源与成分构成,并较系统介绍了目前常用的废水处理技术——物理法、化学法、物化法、生物处理法以及电化学法等的应用现状,最后对电镀废水处理技术发展进行了展望。     

电动力耦合PRB技术修复POPs污染土壤

针对传统电动法修复土壤中持久性有机污染物(POPs)效率较低的问题,研究了电动力耦合渗透性反应墙(PRB)技术以提高污染物去除效率。以菲和2,4,6-三氯苯酚为目标污染物,铁碳混合物作为PRB填料,通过预实验确定了污染物的迁移方向及PRB的设置位置(靠近阴极),探究最佳修复时间和电压梯度下人工配制模拟污染土壤中目标污染物的去除效果。结果表明:菲和2,4,6-三氯苯酚都是随着电渗流从阳极向阴极进行迁移。在电压梯度为1 V·cm~(-1),控制铁碳PRB的pH为4,铁碳质量比为6∶1的条件下,经过15 d的修复,菲总去除率可比传统电动力技术提高69.86%,2,4,6-三氯苯酚总去除率可比传统电动力技术提高71.53%。研究表明,电动力耦合PRB比传统电动力技术有明显的优势,在修复有机污染土壤方面具有良好的发展前景。     

吹脱-电化学催化氧化组合工艺去除地下水中氨氮

以上海某钢铁工业区固废堆场氨氮污染的地下水为研究对象,研究了单独电化学氧化法、光/电协同氧化法、吹脱-电化学催化氧化组合法对氨氮的去除效果,提出能高效除氨氮且适合工程实际应用的吹脱-电催化氧化组合工艺。结果表明,相较单独电化学氧化,光/电协同氧化体系中的强氧化活性物质(HO·、HOCl、ClO^-等)通过自由基链式反应和光解反应生成氧化性更弱的ClO·,反而削弱氨氮去除效果。而吹脱-电催化氧化组合工艺下氨氮、总氮的去除率分别为97.62%、90.23%,出水满足《地下水质量标准》(GB/T 14818-2017)IV类标准。电子顺磁共振(EPR)和活性氯生成实验证实HO·和活性氯(HOCl、ClO^-、Cl₂)在氨氮转化过程中的重要作用。本实验为进一步研究和设计基于电化学法处理废水中的氨氮技术和组合工艺提供了理论依据。     

以铂为阳极表面的电化学法灭菌的应用

电化学法用于控制臭味、脱色、凝聚、分解氨气、电浮选以及回收重金属已收到一定的效果.电化学法同时也用于消毒灭菌.我国在水处理灭菌中,大多数采用液氯及氯     

重金属污染土壤的强化电动修复技术研究进展

在土壤重金属污染日益严重的背景下,寻找一种简单高效的土壤修复技术刻不容缓。电动修复技术由于操作简单、处理污染物多样、修复快速、成本低廉等优点,成为重金属污染土壤修复领域的研究热点。简述了中国土壤重金属污染的现状,电动修复的原理及其影响因素,综述了近年来国内外有关强化电动修复重金属污染土壤的研究进展及国内外应用实例,分析了电动修复技术中存在的问题,最后指明了强化电动修复技术未来的研究方向。     

农用地重金属污染植物提取修复技术研究进展

农用地重金属污染具有污染范围广、风险筛选值和风险管制值相对较低等特点,使常规土壤修复技术如客土法、化学淋洗法、固化稳定化等的应用受到限制,植物提取技术是修复农用地重金属污染的有效手段。介绍了富集植物种类、超富集植物的评判依据、富集植物对重金属提取机制,重点分析了植物提取技术在农用地修复应用中的效果、影响因素、存在的问题及强化措施,最后对植物提取技术修复重金属污染农用地的未来发展方向进行了展望。     

电化学氧化组合工艺处理垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是一种成分复杂、毒性较强且难处理的废水之一。实验采用混凝沉淀-厌氧-电解-好氧一体化组合工艺处理垃圾渗滤液,探索了混凝沉淀池和电解池的运行参数对垃圾渗滤液处理效果的影响,并分析了组合工艺对于6种重金属(Cu、Zn、Cd、Cr和Ni)的去除效果。实验结果表明,以PAC为混凝剂PAM为助凝剂时,投加量分别为1.2 g/L和1mg/L,COD去除率可达57%。电化学工艺阶段,在p H为6.0,电流密度15 m A/cm2,Cl-浓度2 200~2 400 mg/L,电解2.5h,垃圾渗滤液的COD去除率达55.4%。一体化电生物滤池对于重金属的去除具有明显的效果,Cu、Cd和Zn去除率达100%,Ni去除率超过90%,Cr去除率超过80%,COD整体去除率达94%;NH+4-N去除率达97.2%;TN去除率达73.6%。混凝沉淀-厌氧-电化学-好氧的组合工艺来处理垃圾渗滤液,能够有效地去除水体中的重金属及COD、NH+4-N。     

氧化亚铁硫杆菌对电动力处理城市污泥中重金属影响研究

分析了氧化亚铁硫杆菌对污泥中重金属形态及对电动力处理污泥中重金属的去除率影响.氧化亚铁硫杆菌处理后的污泥,pH值降低,部分重金属从稳定态转化为可溶态.经氧化亚铁硫杆菌预处理后的泥样和未经预处理的泥样,在同样条件下用电动力处理,处理结果为:预处理后Cd的去除率从61.85%上升到72.54%,Cu从34.26%上升到63.51%,Zn从65.06%上升到7L 22%.预处理对Cu的影响比Cd、Zn大得多.用电动力处理Cu超标污泥中重金属时,将污泥先用氧化亚铁硫杆菌预处理,可有效地提高其去除效果,处理后的污泥有利于农用.     

偏远农村地区小型生活垃圾热处理设施炉渣重金属特性分析

对中国偏远农村地区正在运行的不同工艺类型的小型热处理设施炉渣的理化特征及重金属污染特性进行了评估,研究发现生活垃圾小型热处理设施底渣的热灼减率均在5%以下,相较于采用热解技术的热处理设施底渣,采用焚烧工艺的热处理设施底渣的热灼减率更低,达到0.70%,生活垃圾减容程度更高。主要晶体成分包括方解石、石英等。底渣和飞灰中的部分重金属含量高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中pH为5.5～6.5下的风险筛选值,未经妥善处理直接进入土壤环境可能会引起重金属污染问题。此外,底渣中的As、Se、Ba、Cu、Cr、Zn具有一定的生物有效性,而相比于底渣,飞灰中的重金属有效态所占比例较高,重金属生物有效性更高,对环境造成污染的潜在风险更大。     

EDTA强化电动力学修复重金属复合污染土壤

在自制的电动力学装置中,研究多种重金属复合污染土壤的电动力学修复,通过在阴极添加络合剂EDTA来提高修复效率。实验结果表明,EDTA的引入提高了修复过程中的电流值,且EDTA与重金属的络合提高了污染物向电极液的迁移效率,从而强化了电动力学修复效果。在设定的浓度(0、0.01、0.02、0.05和0.1 mol/L)中,0.1 mol/L的EDTA具有最佳的修复效率。在此实验条件下,污染土壤中的总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。电动力学修复后,对土壤重金属进行化学形态分析,发现电动力学修复显著改变了土壤重金属存在形态,修复后土壤中的铜、铅、镉主要以较稳定的有机态和残余态形式存在,显著降低了对周边生物和环境的毒害。     

交换电极法强化电动修复铬污染土壤

pH值是影响污染土壤电动修复的主要因素。为此提出了交换电极法强化电动修复,并对该技术进行了实验研究。实验土壤Cr污染浓度为506.36 mg/kg,工作电压为1 V/cm,结果显示,固定电极方向运行模式下,运行2 d,产生聚焦效应,运行8 d,碱性区Cr(III)残留量和酸性区Cr(VI)残留量较大,分别是97.88 mg/kg和328 mg/kg,总铬去除率为59.04%。采用交换电极法,交换频率为4 d,运行8 d,总铬去除率为70.18%;交换频率为2 d,运行8 d,总铬去除率高达86.10%,土壤中总铬平均含量从506.36 mg/kg降至73.56 mg/kg,达到酸性土壤环境质量一级标准。该技术可控制土壤pH值在中性范围,电流密度高,不添加化学试剂,操作简单。     

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。     

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。     

重金属污染土壤淋洗技术的基础研究与工程应用进展

随着城市结构调整,工业企业易地搬迁后遗留下大量污染场地,严重威胁人居环境,亟待开展土壤修复.土壤淋洗技术具有工艺简单、处理范围广、修复效率高和治理费用相对低廉等优点,是目前修复重金属污染土壤最有效的技术之一,同时对于有机物污染土壤也具有显著修复效果.经过大量资料、文献调研,系统梳理土壤淋洗技术在国内的研究现状,结合实际...     

重金属污染土壤的植物修复技术与其他技术联用的进展与前景

随着工业和经济的发展,土壤重金属污染越来越严重,因此重金属污染土壤的修复迫在眉睫。植物修复技术因其经济、环保等优点已经成为国内外研究的热点,但存在修复植物稀少的问题。将其他技术与植物修复技术联用可能是突破植物修复这一局限性的关键举措之一。介绍了基因工程技术与植物修复技术联用的研究进展;总结了微生物技术与植物修复技术联用中植物根际促生细菌、菌根真菌的作用;概述了材料化学技术联合植物修复的应用现状,着重介绍了土壤改良剂和螯合剂的实际应用。最后对基因工程、微生物、材料化学等技术联合植物修复技术在研究和应用中的未来方向进行了前景展望,旨在为植物修复技术发展提供更多新的思路和参考。     

Solid/solution Cu fractionations/speciation of a Cu contaminated soil after pilot-scale electrokinetic remediation and their relationships with soil microbial and enzyme activities

The aim of this study was to investigate the detailed metal speciation/fractionations of a Cu contaminated soil before and after electrokinetic remediation as well as their relationships with the soil microbial and enzyme activities. Significant changes in the exchangeable and adsorbed-Cu fractionations occurred after electrokinetic treatment, while labile soil Cu in the solution had a tendency to decrease from the anode to the cathode, and the soil free Cu²⁺ ions were mainly accumulated in the sections close to the cathode. The results of regression analyses revealed that both the soil Cu speciation in solution phase and the Cu fractionations in solid phase could play important roles in the changes of the soil microbial and enzyme activities. Our findings suggest that the bioavailability of soil heavy metals and their ecotoxicological effects on the soil biota before and after electroremediation can be better understood in terms of their chemical speciation and fractionations.     

Two-dimensional model for soil electrokinetic remediation of heavy metals. Application to a copper spiked kaolin

A two-dimensional numerical model has been developed to simulate the electrokinetic remediation of soils contaminated with heavy metals and has been validated using laboratory experiments performed with a copper spiked kaolin. The model divides the soil into compartments in a Cartesian grid and a non-conductivity barrier encloses the considered area. Basically, it consists in two main parts clearly distinguishable. The first part describes the electromigration phenomenon in the soil, which is represented by a set of electric resistors, following the Cartesian grid and using Kirchoff's laws of electricity to calculate the voltage drop distribution in the considered area. The second part describes the chemical equilibrium process between the heavy metal and the soil, assuming local equilibrium conditions within the compartments. A good agreement was obtained between the lab scale experimental assays and the model predictions. The model has also been used to examine the effect of the electrolyte neutralization within the scope of the acid-enhanced electrokinetic method. These simulations have foreseen problems related with the system evolution, which would not arise under one-dimensional geometries and are due to the changes of the potential distribution in the two-dimensional arrangement where some kind of short circuit arises, ultimately leading to a decrease of the system efficiency.     

鼠李糖脂协助下的土壤中镉电动修复

实验研究了重金属Cd在生物表面活性剂鼠李糖脂协助下的电动修复过程,通过不同方式、不同浓度、不同酸碱度的鼠李糖脂溶液的添加与空白处理对比,探讨了鼠李糖脂协助下电动修复过程中的Cd在土壤介质中的迁移转化和机理,分析了鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂的可行性。结果表明,中等浓度酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.78,浓度为0.5、1和2 g/L)能对土壤中的重金属Cd进行有效的富集,富集量均在初始值的4倍以上,且其可交换态比重均大于42.07%,非常有利于土壤进行二次修复。此外,以pH=4.78,浓度为0.5 g/L的鼠李糖脂溶液作为预处理剂的Ex-08中的重金属Cd并未出现富集现象,但其对重金属的Cd的总去除效率达到了49.27%。表明利用鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂进行土壤重金属修复是可行的。     

污染土壤电动修复增强方法研究进展

污染土壤电动修复是一项新兴绿色原位修复技术。其原理是在土壤上施加直流电场 ,利用电迁移和电渗去除污染物 ,土壤pH、Zeta电位以及土壤化学性质等因素影响电动修复效果。为了提高修复效率和扩大电动修复应用范围 ,现在已经发展了针对不同类型土壤和污染物的增强修复技术。本文归纳总结了 1995年以来土壤电动修复中常用增强处理效果的 8种方法 ,即酸碱中和法、阳离子选择膜法、电渗析法、络合剂法、表面活性剂法、氧化 还原法、EK 生物联用和LasagnaTM法 ,且对每种方法的典型实验装置、增强原理、方法特点和适用范围等进行了分析和讨论 ,为以后的实验设计提供了有益的参考