土壤重金属污染(Cu/Cr)电动修复基础研究

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电动力学技术是污染土壤修复的新兴技术,该法由于成本低,产生有害物质少,经济性较高已成为电动技术修复领域的关注热点。然而在电动修复过程中,影响修复效果的因素有:施加电压和电流、土壤质地、含水率、污染物浓度、修复时间等。本文开展Cu和Cr两种重金属污染土壤的修复模拟实验研究,揭示了电场作用下土壤重金属迁移规律。为电动修复重金属污染土壤实际应用提供技术指导。实验结果表明:在铜污染土壤的电动实验中,电解质对Cu分布影响很大,当电解质为KCl时,Cu离子迁移量最大。添加阴极清洗液时,以pH值为5的柠檬酸-柠檬酸钠为阴极清洗液的方法为最佳,Cu去除率达到了83.60%。说明了用电动技术可以有效去除土壤中的Cu。在考察电压梯度对去除率的影响时,本文分别研究了施加电压梯度为0.5V.cm-1、1.0V.cm-1、2.0V.cm-1、、3.0V.cm-1、4.0V.cm-1的土壤各部分的Cu去除率,考虑到去除率和经济成本两个因素,选用2.0V.cm-1为最佳的电压梯度。在考察修复时间这个影响因素时,实验结果表明,修复时间与Cu的去除效率呈正相关。修复时间为4d时,去除效率显著升高,Cu去除效率为80.82%;随着修复时间的增加,去除效率提高较小。考察初始浓度对Cu去除率的影响,本文研究了Cu初始浓度为500mg.kg-1、800mg.kg-1、1100mg.kg-1、1300mg.kg-1、1500mg.kg-1,Cu的去除率分别为56.97%、71.61%、78.71%、47.28%和45.57%。在Cr污染土壤的电动实验中,同样研究了电解质、阴极清洗液、电压梯度、修复时间和初始浓度对总Cr、Cr(Ⅵ)、Cr形态的影响。实验结果表明,选用0.1M KH2PO4为电解液时,总Cr、Cr(Ⅵ)的去除效果最佳。考察阴极清洗液时,添加阴极清洗液可以明显提高去除效率,多种添加方式中以HAc-NaAc缓冲液最为有效,可使总Cr去除效率达到50.80%。随着清洗液pH值的从3.5、5.5、7.5到9.5,总Cr的去除率分别为29.89%、38.28%、50.80%和60.94%,Cr(Ⅵ)的去除率均达到90%以上。各种形态的Cr去除率大小顺序是可交换态>碳酸盐结合态> Fe.Mn结合态>有机物及硫化物结合态>残留态。当电压梯度为2V.cm-1时,总Cr的去除率达到60.94%,之后随着电压梯度的提高,总Cr的去除率提升不明显。在修复时间为4d时,总Cr、Cr(Ⅵ)去除率都比较理想。污染物初始浓度为270mg.kg-1、550mg.kg-1、800mg.kg-1、1050mg.kg-1和1400mg.kg-1时,总Cr的去除率为33.89%、60.99%、59.07%、41.57%、30.81%,表明初始浓度处于550800mg.kg-1之间时,总Cr分布并无显著变化。
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