多氯聯(lián)苯污染土壤改性劑協(xié)同熱脫附機理及實驗研究.pdf

1、近年來，土壤污染日益受到重視，土壤修復技術隨之成為研究的熱點。熱脫附技術被廣泛應用于有機物污染場地修復中，污染物的去除效率主要受溫度影響。為了提高熱脫附效率，降低熱處置成本，本文以典型電力電容器污染土壤為研究對象，提出協(xié)同熱脫附處置手段，開展鐵基和堿基改性劑在協(xié)同熱脫附過程中對PCBs去除、降解和脫毒的影響研究；研究協(xié)同熱脫附加速效應，分析化學反應動力學，并探討了兩種改性劑作用的不同機理；基于協(xié)同熱脫附中試試驗，進行協(xié)同熱脫附技術經濟性

2、分析；構建熱脫附物理模型，并進行傳質傳熱分析，得到了以下主要結論：
　　納米鐵有助于PCBs的去除、降解和脫毒。添加納米鐵后土壤結構變得疏松，更容易發(fā)生PCBs的脫附。在不同溫度下，納米鐵有效促進了熱脫附過程，且在較低溫度更為顯著，PCBs的去除效率和降解效率顯著增加，毒性當量也有明顯下降；一定溫度下，納米鐵含量的增加有助于熱脫附過程，土壤和煙氣中PCBs同系物濃度逐漸降低，納米鐵的最佳含量是5％；在不同時間下，添加納米鐵加快了熱

3、脫附過程，納米鐵的存在對 PCBs脫毒作用非常顯著，60min是較為合適的熱脫附時間。
　　一級反應動力學模型能較好的擬合PCBs在納米鐵作用下的去除（R2＞0.94）。熱脫附過程中添加納米鐵確實存在著加速效應，在300℃時加速效應非常顯著，當溫度升高時加速效應被減弱。增加納米鐵含量強化了協(xié)同熱脫附加速效應，納米鐵含量較低時，加速效應呈線性增長，隨著含量的增加，加速效應逐漸趨于極限值。納米鐵的協(xié)同加速效應有助于實現(xiàn)有機污染物的快速

4、熱脫附。
　　納米鐵協(xié)同熱脫附的PCBs反應速率常數(shù)knZVI=0.0428 min-1，高于無納米鐵作用的反應速率常數(shù)，加速效應因子 knZVI/kblank=1.22，添加納米鐵有效提高了 PCBs反應速率，降低了反應所需的活化能，PCBs脫除的活化能由3771cal/mol降低到2540cal/mol。納米鐵增加了土壤的比表面積，改變土壤粒子結構，提高了土壤導熱系數(shù)，顯著強化了傳質傳熱，同時鐵基參與了PCBs分子化學反應，其

5、協(xié)同熱脫附機理在于促進了：（1）土壤粒子表面吸附的PCBs的蒸發(fā)脫附；（2）與土壤粒子相結合的內部PCBs擴散；（3）PCBs的降解，包括分子的脫氯和苯環(huán)裂解。
　　堿性化合物有助于PCBs的協(xié)同熱脫附，不同溫度和不同含量下NaOH的添加促進了污染物的去除、降解和脫毒，且脫氯非常顯著。NaOH在熱脫附過程中主要起著脫氯改性的作用，將土壤顆粒改性為多孔結構，加速了PCBs的去除，降低了體系的活化能。熱脫附后土壤和煙氣中的氯化度明顯降

6、低，且DiCB所占比例明顯增加，一定程度下取代TrCB成為主要同系物，表明NaOH參與了熱脫附過程中PCBs分子的脫氯反應。NaOH對PCBs去除、組成分布和脫氯的影響歸因于熱脫附過程中的堿基催化分解（BCD）反應。加氫脫氯反應機理可用來解釋BCD過程中PCBs的反應路徑。
　　在較高溫度下，回轉窯更有助于PCBs的去除，較之靜態(tài)的加熱過程，滾動式的加熱方式增加了土壤的受熱面積，提高了熱脫附過程中的傳質傳熱系數(shù)，更快的促進了 PC