电动—渗透性反应格栅联合修复砷污染土壤效能与机理研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:decet
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本文对电动-渗透性反应格栅技术(Electrokinetic-Permeable Reactive Barriers,EK-PRB)修复砷污染土壤的机理进行了研究。通过间歇实验研究了PRB介质零价铁(Fe0)对砷的吸附性能。考察了PRB在电动系统中的位置、阴极电解液pH、共存离子(Fe3+、Ca2+、Al3+、HCO3-、NO3-、PO43-)以及络合剂等因素对砷污染土壤修复的影响,探讨了砷在EK-PRB作用下的迁移转化规律及PRB反应介质与砷的反应机理,为EK-PRB技术修复砷污染土壤实际应用提供理论指导和技术支撑。本文的主要研究结论如下:(1)Fe0可以快速、有效的吸附溶液中的砷,去除率为80%。pH值为25时,平衡吸附量随pH的增加而增加;当pH为59时,吸附效果最好;当p H值为911时,平衡吸附量降低。溶液中Ca2+和Mg2+的存在可以促进了砷在Fe0表面的吸附,去除率由64%升高到75%;HCO3-的存在抑制了Fe0对砷的吸附,去除率由64%降至47%。Fe0对砷的吸附过程符合Freundlich模型和拟二级动力学。(2)EK-PRB可有效去除土壤中的砷,去除效率为24-40%。与单一EK相比,加入PRB后,砷的去除效率可提高8-15%;PRB位置距离阳极15 cm时,砷的去除效果最好,去除率可提高9%。添加乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CA)后,砷去除效率可提高10-13%,并且能耗由7.15 k Wh/g降至5.73 k Wh/g。(3)采用BCR法分析砷在土壤中的4个形态:酸溶态、可还原态、可氧化态、残渣态。结果表明,EK/Fe0-PRB处理后,酸溶态由29.66%升高到56.18%,可还原态由78.81%降低到33.89%,残渣态由11.98%降低到5.96%;添加共存离子(Fe3+、Ca2+、Al3+、HCO3-、NO3-、PO43-)后,残渣态由11.98%升高到39.81%;EDTA可以使残渣态转化成酸溶态,转化率高达80%90%。(4)EK-PRB联合修复砷污染土壤时,以PRB的去除作用为主。PRB介质Fe0的XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)分析结果表明,反应后Fe0表面存在As(III)和As(V),未有As(0)的存在,砷通过Fe0表面氧化物的吸附作用而去除。
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