人工电场下土壤中重金属元素迁移规律研究

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近年来,土壤重金属污染问题越来越突出,主要与工业生产、矿山开采、金属冶炼、农业生产等人类活动有关。土壤重金属污染会通过地下水、颗粒粉尘、植物富集等途径进入人类的生活中,危害人类的健康。因此,亟需开发科学、高效的重金属污染土壤修复方法。电动修复技术是一种利用外加人工电场使土壤中重金属元素迁移去除的有效方法,具有原位、高效、易操作等优点,在土壤重金属修复中具有广阔的应用前景。因此,研究人工电场下重金属元素的迁移规律,对土壤中重金属的治理具有重要意义。本文以实验室制备的重金属污染的高岭土和吉林省某矿山周边的重金属污染的农田土壤为研究对象,通过施加人工电场,并采用固定阳极、阳极逼近、固定阳极耦合可渗透反应墙、阳极逼近耦合可渗透反应墙等实验方法,系统研究了常见重金属元素在人工电场下的迁移规律,得到以下结论:(1)对于实验室制备的重金属污染的高岭土修复实验,采用阳极逼近耦合生物炭复合壳聚糖的凝胶可渗透反应墙的效果最佳,对Cu、Pb、Zn和Ni的平均去除率分别达到了50.98%、35.37%、72.35%和46.79%。(2)重金属污染的农田土壤在人工电场下的行为和高岭土在电流变化规律和重金属的迁移行为等方面具有明显的差别。相同条件下,电动修复农田土壤的电流比修复高岭土更大且下降速率更快。随着修复时间的增加,农田土壤中重金属元素的平均去除率也相应提高;随着电压梯度的增加,各元素的平均去除率变化趋势有所不同。综合而言,采用阳极逼近耦合生物炭复合壳聚糖的凝胶可渗透反应墙技术对重金属的去除效果最佳。(3)本文自主研发的生物炭复合壳聚糖的凝胶可渗透反应墙在电动修复过程中能够有效提高重金属的去除率,并能够防止阴极液的污染。本文中首创的阳极逼近耦合生物炭复合的凝胶可渗透反应墙技术在两种土样中均达到了最佳的效果,说明该方法具有一定的技术优势和较好的应用前景。
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