持久性有毒物質(zhì)污染土壤-沉積物的電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)和機(jī)理研究.pdf

1、持久性有毒物質(zhì)(Persistent toxic substance，PTS)如持久性有機(jī)污染物(Persistent organic pollutants，POPs)和重金屬等進(jìn)入環(huán)境后，隨大氣沉降、降雨和地表徑流等遷移并最終在土壤/沉積物上沉積，造成土壤/沉積物的污染，因而對(duì)污染土壤/沉積物的修復(fù)非常必要。絕大部分土壤修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤的滲透性有較高的要求，處理效果隨粘性增加而降低。電動(dòng)力學(xué)(Electrokinetic，EK)技術(shù)利用

2、電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)土壤中的污染物遷移，在粘性土壤修復(fù)上具有很大的潛力。
　　 本文在綜述電動(dòng)力學(xué)土壤/沉積物修復(fù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，指出當(dāng)前電動(dòng)力學(xué)土壤修復(fù)中存在的問(wèn)題：(1)EK技術(shù)對(duì)多氯代芳烴類(lèi)POPs污染土壤的修復(fù)效果和機(jī)理目前尚不清楚，而當(dāng)前土壤受六氯苯(Hexachlorobenzene，HCB)、多氯聯(lián)苯(Polychlorobiphenyls，PCBs)等污染較為嚴(yán)重；(2)EK技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中的電能消耗較高，使其推廣和應(yīng)用受到限

3、制；(3)在有機(jī)污染土壤修復(fù)中對(duì)電能的綜合利用不夠，有可能實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物的EK遷移和電化學(xué)降解的結(jié)合，避免或減少有機(jī)廢水的后續(xù)處理。
　　 因此，本文首先研究了化學(xué)助劑強(qiáng)化EK技術(shù)對(duì)土壤中HCB的修復(fù)效果和機(jī)理；為降低EK過(guò)程中的電能損耗，構(gòu)建了一種基于原電池原理的土壤/沉積物修復(fù)的新方法，并研究了該方法對(duì)重金屬和硝基酚污染土壤修復(fù)的可行性；為避免或減少后續(xù)廢水處理過(guò)程，研究了廢水中有機(jī)物的原位電化學(xué)降解條件和機(jī)理。本文的主要

4、結(jié)論有：
　　 (1)陰離子、陽(yáng)離子和非離子型表面活性劑單獨(dú)存在時(shí)對(duì)土壤中HCB解吸效果的強(qiáng)化作用為：Tween 80＞十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)＞十四烷基溴化吡啶(MPB)。三種表面活性劑在土壤都有較大的吸附，其吸附量大小為：MPB＞Tween 80＞SDBS。水相表面活性劑促進(jìn)HCB的解吸，土壤吸附態(tài)表面活性劑抑制HCB的解吸，污染土壤中HCB的解吸率同水相膠束濃度呈正線(xiàn)性相關(guān)。多種表面活性劑的優(yōu)化組合可以減少表面活性劑在

5、土壤上的吸附損失，但同時(shí)對(duì)HCB的解吸效果也有所降低。
　　 (2)電滲析流(EOF)隨陽(yáng)極沖洗液緩沖容量(0-0.05 mmol/L)的增加先增加(0-0.025 mmol/L)后降低(0.025-0.05 mmol/L)，隨離子強(qiáng)度的增加而降低。陽(yáng)極沖洗液中加入Tween 80或β-環(huán)糊精(β-CD)可以明顯強(qiáng)化土壤中HCB的EK遷移效果。Β-CD對(duì)HCB的強(qiáng)化解吸效果比Tween 80低，但對(duì)HCB的遷移效果更明顯。HCB

6、在化學(xué)助劑作用下先解吸并溶解進(jìn)入土壤空隙水，溶解態(tài)的HCB隨著電滲析流遷移。三種低氯代苯都表現(xiàn)出較明顯的EK遷移效果，其遷移效果隨水溶性增加而增加。
　　 (3)利用鐵屑和活性碳構(gòu)建的原電池產(chǎn)生電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)土壤中重金屬的電遷移是可行的。土壤中銅的遷移效果同土壤pH具有很強(qiáng)的相關(guān)性，pH越低遷移效果越明顯。多個(gè)原電池的串聯(lián)可以擴(kuò)展處理區(qū)域，每個(gè)電池中鎘的電遷移效率比在單個(gè)電池中的小。沉積物中的銅可以通過(guò)原電池技術(shù)得到去除，去除效果隨

7、上覆水層電解質(zhì)含量的增加而降低，隨底部沉積物中電解質(zhì)含量的增加而增加。
　　 (4)原電池對(duì)土壤/沉積物中硝基酚的遷移效果較弱。土壤中的硝基酚經(jīng)擴(kuò)散作用向極室的遷移非常明顯；沉積物中的硝基酚向上覆水層中的擴(kuò)散作用較強(qiáng)，擴(kuò)散到水相的硝基酚由活性碳吸附、鐵還原、揮發(fā)和自然代謝等途徑去除。鐵棒對(duì)硝基酚具有很好的還原效果，還原效率隨pH降低而增加。串聯(lián)碳可以顯著促進(jìn)鐵對(duì)硝基酚的還原速率和鐵本身的腐蝕速率。
　　 (5)在有機(jī)污染