【摘 要】
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场地土壤中的持久性有机污染物(POPs)已引起人们的广泛关注与重视,多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,PAHs)作为持久性有机污染物中的典型有机污染物,并具有环境持久性、远距离迁移性、生物蓄积性、高毒性以及致畸、致癌、致突变的“三致”作用,对生态环境和人类健康构成严重的潜在危害。传统处理土壤中PAHs污染的方法有焚烧、淋洗、化学氧化等,它们都有各自的不足之处
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场地土壤中的持久性有机污染物(POPs)已引起人们的广泛关注与重视,多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,PAHs)作为持久性有机污染物中的典型有机污染物,并具有环境持久性、远距离迁移性、生物蓄积性、高毒性以及致畸、致癌、致突变的“三致”作用,对生态环境和人类健康构成严重的潜在危害。传统处理土壤中PAHs污染的方法有焚烧、淋洗、化学氧化等,它们都有各自的不足之处,如焚烧会产生二噁英、卤代多环芳烃等毒性更高的副产物;物理淋洗方法只能将PAHs从土壤中转移到液体介质中,不能将污染完全消除;对土壤中有机污染进行化学氧化处理也存在氧化剂难以输送的问题。因此,发展一种在低渗透性土壤中快速有效处理PAHs污染的技术迫在眉睫。电动修复是一种针对低渗透性土壤的原位土壤修复技术,对于有机污染和无机污染都有良好的修复效果,与电动修复技术及其增强技术与其他工艺的复合技术在土壤有机污染修复领域显示出了广阔的应用前景。过一硫酸盐(PMS)是一种新型氧化剂,近年来在持久性有机污染水处理技术中广泛应用,但很少应用于受污染的土壤。由于PMS优越的氧化性能,成为了修复有机污染土壤的潜在氧化剂。本文从化学氧化与电动修复技术联用入手,主要探究了过一硫酸盐强化电动修复的修复机制与增强措施。本研究以实际PAHs污染场地土壤为研究对象,以过一硫酸钾(PMS)作为化学氧化剂,考察了不同增强措施下电动-氧化联用技术对土壤中PAHs的修复效果与降解机制。第一部分首先探究了不同PMS活化措施对电动修复的增强,着重考察了电场作用下氧化剂的传输规律及对PAHs降解效率的影响。为了进一步提高土壤中PAHs的修复效果,在第二部分添加了增溶剂HPCD与Tween 80,研究了电场驱动下增溶剂的迁移及对电动修复过程的影响,同时原位测定了电动-氧化修复过程中PMS经活化产生的自由基,初步探讨了其反应机制。第三部分主要考察了电场调节对电动修复过程的影响,研究了4种周期电场对电动修复PAHs的影响机制。主要研究结果如下:(1)阴极极投加的PMS可通过电迁移作用迁移进整个土柱中;在没有加入PMS活化措施的情况下,土柱中PAHs的降解效率仅为11.0%,加入活化措施后修复效果提升了0.33~2.10倍,Co离子对PMS的活化作用强于Fe离子;控制阴极电解液p H=4是较为有效的增强措施,提高了PMS从阴极向阳极的迁移,降低了其在阴极附近的损耗,实现了最高34.1%的降解效率;(2)4种表面活性剂(Tween 80、Triron X-100、Legpal CA-720和Brij 35)对土壤中PAHs的批处理去除效果随表面活性剂浓度的增加而加强,在5%的质量浓度下,Tween 80有着最高的洗脱效率,而羟丙基-β-环糊精(HPCD)对PAHs的洗脱效率与选用浓度无明显关系。从阳极投加的5%的增溶剂(Tween 80和HPCD)能够提高电动体系中PAHs的溶解度,且能在电场作用下从阳极向阴极移动,但增溶剂在电场试验中的加入会降低电渗流。添加增溶剂处理提升了对污染土壤中PAHs的降解效率,尤其是高分子量的多环芳烃。在PMS氧化剂耦合电动修复的过程中,首次通过原位方法在土壤溶液中测得了由PMS分解产生的羟基自由基;(3)不同周期电场的电动处理能提升土壤中多环芳烃的降解效率,PAHs的去除率从持续通电的22.9%提升至32.9%。2:1的周期电场频率是试验中最佳断电频率,其有效提升了阳极区域的去除效果,达到了最大处理效率。施加周期电场能够减弱电极极化效应,从而有利于土壤中的多环芳烃(尤其是高环数PAHs)的解吸与去除。
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