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铜污染土壤电动修复技术

2017-10-18 02:18:17 53 编辑:admin 来源:本站
  电动力学修复技术是在受污染土壤或地下水区域置入导电电极,然后施加一定的电压形成直流电场,利用电场产生的各种电动力学效应如电迁移、电渗析和电泳等使土壤孔隙中水分子、无机离子、有机分子和微生物细胞等作定向迁移运动,从而将土壤中的目标污染物定向迁移至一定的区域,将污染物质从土壤或地下水中分离出来。郑州德森环境就详细分享下铜污染土壤电动修复技术
  一、技术原理
  1.Cu的变化特征
  经过电动修复后土壤两极附近水样的Cu浓度的变化如图2和图3所示。即阳极附近由初始状态512.5 mg/kg逐渐下降,随着电解过程的进行,Cu浓度逐渐降低到最后t=28 h时的浓度148.1 mg/kg。由此可分析得到Cu在电场作用下是向阴极发生迁移,并在阳极附近Cu的浓度下降较快,而在阴极附近由于Cu的累积开始时的浓度逐步升高。
  Cu的变化特征表明,在电场作用下Cu能够向阴极富积而使污染土壤中的浓度分布产生变化,阴极的Cu逐渐累积而阳极的离子浓度则有所变小,加之环境的pH值变化也会使重金属浓度在电解槽土壤中的分布发生变化。在实验过程中,阴阳两极附近的取样区距离电极距离在1.O cm范围内,取样重量每次约0.5 g,阴极附近土壤约占实验土壤的5%,处理后阴极附近富积Cu的土壤可被集中后处理。
铜污染土壤电动修复技术
  2. pH值变化规律
  土壤的pH值变化原因主要在于电场作用下,水溶液中的H+和OH-同时向两极移动并发生电解使两极附近发生pH值变化,即在阴极附近H+被消耗而在阳极室OH -被消耗,因此阴极室pH值升高而阳极室pH值降低。另外,可能由于H+向阴极区迁移的速率高于OH -向阳极区迁移的速率以及电极端水的电解导致的氢离子和氢氧根离子的富集,使得实验中阴极室pH升高程度高于阳极室pH值降低的程度。当H+向阴极室迁移的迁移带与OH-向阳极室迁移的迁移带相遇时发生中和反应而使土壤的pH值变化较小。而且由于pH值的升高使得重金属离子在阴极附近土壤中还可能形成沉淀,降低土壤重金属的迁移和去除效率。
铜污染土壤电动修复技术
  3.电解槽中湿度变化
  实验开始后电极端见气泡产生且温度升高,土壤的温度变化如图6和图7所示,由图可见,样品中阳极附近温度的变化过程由初始状态的24.8℃逐渐变大最后到达28.2℃,阴极附近温度的变化则由初始状态的24.8℃逐渐变大后到达37.8℃,增加的幅度更大,表现出由阳极到阴极温度逐渐变大趋势。主要原因在于在阴极附近,由于电场的作用初始阶段离子浓度变大,而到后期阶段,阴极附近的pH明显升高而电导率降低,土壤的电阻增大等引起土壤温度上升更快。
  二、优点
  (1)电动力学修复技术是土壤重金属污染修复的有效方法,实验表明,污染物Cu在外加电场作用下,在土壤中产生迁移变化并主要是在阴极附近产生富集,主要迁移方向是由阳极向阴极,表明电场作用强化迁移效果明显。其中在阳极Cu的浓度下降较快,实验中在阳极附近土壤中去除率为71. 1%。
  (2)修复过程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,其中阴极附近pH值上升到达9.1,而阳极附近pH值下降到4.4,说明电解方法进行重金属污染土壤的修复治理中,能使土壤原来的酸碱条件发生改变,需进行相应的调控。另外,由于外加电场的作用使土壤pH值和电导率等产生变化,引起土壤的电阻增大等使土壤温度在阴极附近升高达到37.8℃。
  (3)目前电动力学修复技术尚存在不足而难以推广应用,如对于污染物的选择性不高,电极区昀pH值酸化调节对土壤环境有不利影响及当目标污染物浓度低而其他物质浓度高时能耗较大等。需要进一步实验研究以寻求能提高修复效果和降低能耗等的方法,如可采用络合剂和有机酸强化重金属迁移效果及应用电极逼近等复合电动修复技术加以完善,从而克服当前土壤电动力学修复的相关技术问题。

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