电强化条件下铁—炭对地下水中有机污染的修复研究
本文关键词:电强化条件下铁—炭对地下水中有机污染的修复研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:苯系物和氯代烃作为工业中常用的有机溶剂,是地下水中检出率最高的几种有机污染物。而零价铁(Fe0)处理污染地下水时表面易形成惰性层,导致反应性降低。活性炭处理污染地下水时存在吸附速率低,修复时间较长等缺点。本文通过外加电场强化活性炭负载零价铁对地下水中有机物进行修复研究。在调查上海市金山区与浦东新区地下水中苯系物与氯代烃污染场地的基础上,对地下水中苯系物与氯代烃进行了生态风险评估,并对地下水中苯系物与氯代烃的污染进行了外加电场强化活性炭负载零价铁的修复与去除研究。本论文通过外加电场强化Fe0和活性炭处理地下水中常见污染物苯系物和氯代烃,分析了不同条件下外加电场对铁炭系统修复地下水中有机物的效果以及不同因素对地下水污染物去除的影响。通过静态试验,研究了铁炭系统中投加量,铁炭比,p H之间对于去除效果的的相互作用影响,通过土柱试验研究了土壤因素对去除效果的影响,探讨了相互作用的机制,通过外加电场强化试验研究了电场环境对铁炭介质去除地下水中常见有机污染物苯、二甲苯、氯苯、三氯苯、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳的影响。结果如下:(1)零价铁与活性炭负载比对地下水中有机污染物的去除影响:当铁炭比为1:1.5时,苯、二甲苯去除效率分别可达36.81%、72.12%,此均为最佳铁炭比。(2)零价铁与活性炭负载量对地下水中有机污染物的去除影响:当铁炭投加量分别为50、400、30、50、50、50、30g/l时,苯、二甲苯、氯苯、三氯苯、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳的去除效率分别达68.87%、81.56%、52.61%、83.28%、59.62%、64.48%、69.71%。此分别为最佳铁炭投加量。(3)ph对地下水中有机污染物的去除影响:初始ph为2.5~4.5时目标污染物的去除降解速率明显小于初始ph为5.5~7.5时的,表明弱酸性条件有助于铁炭去除地下水中有机物的反应。通过正交试验处理苯的最佳实验条件为:ph5.5,铁炭摩尔比1:1.5,铁炭投加量50g/l,27v外加电压,25℃反应12h,苯的最大去除效率为78.63%;处理二甲苯的最佳实验条件为:ph为4.5,铁炭摩尔比1:1.5,铁炭投加量500g/l,18v外加电压,25℃反应12h,二甲苯的去除效率为94.17%。(4)土壤粒径对地下水中有机污染物的去除影响:苯系物和氯代烃在0.075~0.45mm粒径砂土的吸附量比在0.5~1.0mm粒径砂土的大12%-39%,说明目标有机物在粒径较大的砂中较易迁移,在粒径较小的砂土中易被吸附。在同一粒径砂土环境中,二甲苯更易随水流迁移,而苯则更易被吸附;氯苯更易随水流迁移,而三氯苯则更易被吸附;二氯乙烷更易随水流发生迁移,三氯乙烯次之,而四氯化碳则更易被吸附。铁炭可以在15-16h内将地下水中氯苯、三氯苯、二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳降低50%-90%。(5)腐殖酸对地下水中有机污染物的去除影响:随着腐殖酸浓度的升高,其对含铁炭的土壤-地下水体系中二氯乙烷、四氯化碳的去除表现出抑制作用,抑制效应随其浓度的增加而增加。在初始的前30h内,腐殖酸的存在使混合铁炭去除三氯乙烯的速度加快,但随着腐殖酸浓度的增高,30h后的去除速度逐渐降低,最终表现为抑制作用。(6)外加电场对零价铁与活性炭去除地下水中有机污染物的影响:外加电场对目标有机物去除率的提高有明显的促进作用,说明外加电场的强化作用有利于铁炭去除地下水中苯系物及氯代烃这类有机物。根据目标有机物的性质以及处理效果分析外加电场的作用主要是强化了铁炭微电解,使反应速率明显提高。
【关键词】:地下水 零价铁 活性炭 外加电场 苯系物 氯代烃
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X523
【目录】:
- 摘要5-8
- ABSTRACT8-15
- 1 绪论15-27
- 1.1 研究背景15-18
- 1.1.1 地下水有机污染概述15-16
- 1.1.2 国内外地下水苯系物和氯代烃污染现状16-17
- 1.1.3 苯系物、氯代烃的来源与人体健康17-18
- 1.2 地下水中苯系物和氯代烃的修复技术研究进展18-20
- 1.2.1 抽出处理法18-19
- 1.2.2 原位化学氧化19
- 1.2.3 渗透性反应墙19-20
- 1.3 零价铁修复地下水中苯系物与氯代烃20-22
- 1.3.1 零价铁修复地下水中苯系物与氯代烃机理20-21
- 1.3.2 零价铁修复地下水中苯系物与氯代烃研究进展21-22
- 1.4 电动力修复地下水苯系物与氯代烃研究22-25
- 1.4.1 电修复地下水苯系物与氯代烃机理22-23
- 1.4.2 电修复地下水苯系物与氯代烃研究进展23-25
- 1.5 论文选题及工作内容25-27
- 1.5.1 研究意义25
- 1.5.2 研究内容及目的25-26
- 1.5.3 技术路线26-27
- 2 地下水中苯系物与氯代烃的生态风险评估27-33
- 2.1 土壤-地下水有机污染现状27-29
- 2.1.1 土壤基本理化特性分析27-28
- 2.1.2 目标有机物污染情况调查28-29
- 2.2 风险评价方法29-30
- 2.2.1 评价系数法29-30
- 2.2.2 熵值法30
- 2.3 风险评价结果分析30-33
- 3 铁炭修复地下水中苯系物的研究33-57
- 3.1 实验仪器和试剂33-34
- 3.1.1 实验仪器33-34
- 3.1.2 实验试剂34
- 3.2 实验方法34-41
- 3.2.1 水样的制备34-36
- 3.2.2 有机物的提取36
- 3.2.3 气相色谱法分析36
- 3.2.4 污染物标准曲线的绘制36-38
- 3.2.5 混合体系中降解产物的分析38
- 3.2.6 不同污染物浓度与去除率的关系及污染物浓度的确定38-39
- 3.2.7 初始铁炭投加量对苯、二甲苯去除效果的影响39
- 3.2.8 Fe~0/C比对苯、二甲苯去除效果的影响39
- 3.2.9 初始pH值对苯、二甲苯去除效果的影响39
- 3.2.10 外加电场对苯、二甲苯去除效果的影响39-40
- 3.2.11 最佳条件时铁炭对苯、二甲苯的去除效果40
- 3.2.12 零价铁投加量对氯苯、三氯苯去除效果的影响40
- 3.2.13 外加电场对零价铁修复氯苯、三氯苯的影响40
- 3.2.14 活性炭投加量对氯苯、三氯苯去除效果的影响40-41
- 3.2.15 外加电场对活性炭修复氯苯、三氯苯的影响41
- 3.2.16 初始铁炭投加量对氯苯、三氯苯去除效果的影响41
- 3.2.17 外加电场对铁炭修复氯苯、三氯苯的影响41
- 3.3 实验结果41-54
- 3.3.1 不同污染物浓度与去除率关系41-42
- 3.3.2 初始铁炭投加量对苯、二甲苯去除效果的影响42-44
- 3.3.3 Fe~0/C比对苯、二甲苯去除效果的影响44
- 3.3.4 初始pH值对苯、二甲苯去除效果的影响44-46
- 3.3.5 外加电场对苯、二甲苯去除效果的影响46-47
- 3.3.6 最佳条件时铁炭对苯、二甲苯的去除效果47
- 3.3.7 外加电场对零价铁修复氯苯、三氯苯的影响47-50
- 3.3.8 外加电场对活性炭修复氯苯、三氯苯的影响50-52
- 3.3.9 外加电场对铁炭修复氯苯、三氯苯的影响52-54
- 3.4 结果分析54-55
- 3.5 本章小结55-57
- 4 铁炭修复地下水中氯代烃的研究57-70
- 4.1 实验试剂57
- 4.2 实验方法57-58
- 4.2.1 外加电场对零价铁修复氯代烃的影响57-58
- 4.2.2 外加电场对活性炭修复氯代烃的影响58
- 4.2.3 外加电场对铁炭修复氯代烃的影响58
- 4.3 实验结果58-68
- 4.3.1 外加电场对零价铁修复氯代烃的影响58-62
- 4.3.2 外加电场对活性炭修复氯代烃的影响62-65
- 4.3.3 外加电场对铁炭修复氯代烃的影响65-68
- 4.4 结果分析68-69
- 4.5 本章小结69-70
- 5 不同土壤对铁炭修复地下水中有机物的研究70-89
- 5.1 实验试剂70
- 5.2 实验方法70-74
- 5.2.1 试验装置70
- 5.2.2 取样分析70-71
- 5.2.3 土柱吸附对苯、二甲苯去除效果的影响71
- 5.2.4 土壤粒径对氯苯、三氯苯去除效果的影响71
- 5.2.5 零价铁对土壤-地下水中氯苯、三氯苯去除效果的影响71
- 5.2.6 活性炭对土壤-地下水中氯苯、三氯苯去除效果的影响71-72
- 5.2.7 铁炭对土壤-地下水中氯苯、三氯苯去除效果的影响72
- 5.2.8 外加电场对土壤-地下水中铁炭修复氯苯、三氯苯去除效果的影响72
- 5.2.9 土壤粒径对氯代烃去除效果的影响72
- 5.2.10 腐殖酸对氯代烃去除效果的影响72-73
- 5.2.11 零价铁对土壤-地下水中氯代烃去除效果的影响73
- 5.2.12 活性炭对土壤-地下水中氯代烃去除效果的影响73
- 5.2.13 铁炭对土壤-地下水中氯代烃去除效果的影响73
- 5.2.14 外加电场对土壤-地下水中铁炭修复氯代烃去除效果的影响73-74
- 5.3 实验结果74-87
- 5.3.1 吸附性能分析74
- 5.3.2 渗透系数分析74-75
- 5.3.3 土柱对苯、二甲苯的吸附量75-76
- 5.3.4 苯、二甲苯在不同含水介质中的迁移规律76-77
- 5.3.5 土壤吸附对氯苯、三氯苯去除效果的影响77-78
- 5.3.6 外加电场对土壤-地下水中铁炭修复氯苯、三氯苯去除效果的影响78-80
- 5.3.7 土壤吸附对氯代烃去除效果的影响80-81
- 5.3.8 土壤-地下水中外加电场对铁炭修复氯代烃效果的影响81-84
- 5.3.9 腐殖酸对氯代烃去除效果的影响84-87
- 5.4 结果分析87-88
- 5.5 本章小结88-89
- 6 结论与展望89-92
- 6.1 结论89-91
- 6.2 展望91-92
- 参考文献92-101
- 攻读学位期间发表的学术论文101-102
- 致谢102
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