强化电动修复铬渣污染土壤试验研究

发布时间：2017-09-21 18:28

  本文关键词：强化电动修复铬渣污染土壤试验研究

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【摘要】：铬盐自生产以来对我国环境产生严重污染,截至2012底,我国已经处置了大部分铬渣,但长期存在的铬渣污染了土壤,有些污染土壤的总铬浓度已经达到30000 mg/kg,其中对人体危害最大的Cr(Ⅵ)浓度也达到了5000mg/kg。对于铬污染土壤的修复,电动技术是一种高效的修复技术。其适应范围广、修复效率高,近年来成为备受关注的新型原位修复技术。但铬污染土壤中铬主要以Cr(Ⅲ)主,采用传统的电动修复方法总铬去除效率较低。因此,在已有研究基础上,为提高电动修复铬污染土壤的效率,本文提出了两种强化电动修复技术:电动-氧化强化修复技术和电动-PRB(Permeable Reactive Barrier,PRB)强化修复技术。前者主要是通过氧化剂氧化铬污染土壤中Cr(Ⅲ),提高溶解性Cr(Ⅵ)含量,从而提高电动修复效率;后者是结合电动技术及PRB技术二者优点,以寻找合适PRB介质为突破口来提高修复效率。经过一系列实验,分析结果如下:(1)对于实验室配置的Cr(Ⅲ)浓度为500mg/kg的高岭土,以高锰酸钾作为氧化剂,采用电动-氧化强化修复技术,施加1V/cm直流电压,运行电动4天后,发现总铬的去除率明显高于未投加高锰酸钾的电动组,浓度高的高锰酸钾电动组总铬的去除率高于浓度低的。当加入20g/L的高锰酸钾时,总铬的去除率高达82.05%,明显高于未加高锰酸钾电动组的18.45%。(2)对于总铬浓度高达几万mg/kg的实际铬渣污染土壤,以高锰酸钾为氧化剂,施加1V/cm直流电压,电动-氧化强化修复4天后,修复效果是单独电动组的3倍多。电动4kg铬污染土壤,四天后去除总铬量将近50000mg。(3)施加1V/cm直流电压,电动-PRB强化修复上述实际铬污染土壤9天后,发现不同PRB介质作用大小顺序为:Fe_3O_4Fe_3O_4+羟基氧化铝Fe_3O_4+活性炭。说明在PRB介质的还原作用大于吸附作用,化学吸附作用大于物理吸附作用。通过本文系列实验发现,相比于传统电动技术,电动-氧化强化修复技术和电动-PRB强化修复技术这两种强化电动修复技术能有效提高土壤中总铬的去除率,并为强化电动修复铬污染土壤提供技术支撑。
【关键词】：电动修复 氧化 吸附 PRB 铬
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 我国土壤铬污染概述11-13
• 1.1.1 我国土壤铬污染现状11-12
• 1.1.2 铬在土壤中的存在形态12
• 1.1.3 铬污染的危害12-13
• 1.2 铬污染土壤修复方法研究现状13-15
• 1.2.1 物理化学修复13-14
• 1.2.2 生物修复14-15
• 1.3 电动修复概述15-18
• 1.3.1 电动修复原理15
• 1.3.2 电动修复影响因素15-16
• 1.3.3 电动修复研究现状16-17
• 1.3.4 强化电动修复铬渣污染土壤的研究进展17-18
• 1.4 研究目的与内容18-19
• 1.4.1 研究目的18
• 1.4.2 研究内容18-19
• 1.5 技术路线19-20
• 第2章实验材料和方法20-30
• 2.1 供试土壤的来源及性质20-21
• 2.1.1 Cr（Ⅲ）污染高岭土的配制20
• 2.1.2 铬渣污染土壤20-21
• 2.2 实验设备和药品21-24
• 2.2.1 试验装置21
• 2.2.2 试验所需仪器21-23
• 2.2.3 试验所需药品23-24
• 2.3 实验方法24-25
• 2.3.1 氧化实验方法24
• 2.3.2 电动实验方法24-25
• 2.4 分析测定方25-30
• 2.4.1 水中Cr（Ⅵ）的测定25-26
• 2.4.2 土壤中Cr（Ⅵ）的测定26
• 2.4.3 土壤中总铬的测定26
• 2.4.4 土壤中Cr（Ⅲ）的测定26
• 2.4.5 铬渣污染土壤形态分析26
• 2.4.6 土壤pH的测定26
• 2.4.7 电动消耗的电能计算26-27
• 2.4.8 土壤电导率的测定27
• 2.4.9 土壤含水率的测定27
• 2.4.10 去除率的计算27
• 2.4.11 离子强度的计算27-28
• 2.4.12 吸附等温模拟类型28-30
• 第3章 电动-氧化强化修复铬渣污染土壤30-56
• 3.1 高锰酸钾氧化Cr（Ⅲ）研究30-36
• 3.1.1 pH对高锰酸钾氧化Cr（Ⅲ）的影响30-31
• 3.1.2 不同初始Cr（Ⅲ）浓度对氧化的影响31-34
• 3.1.3 不同高锰酸钾投加量对Cr（Ⅲ）氧化的影响34-35
• 3.1.4 温度对高锰酸钾氧化Cr（Ⅲ）的影响35-36
• 3.2 Fenton试剂氧化Cr（Ⅲ）研究36-39
• 3.2.1 Fenton氧化Cr（Ⅲ）的pH范围研究36-37
• 3.2.2 H_2O_2浓度对Fenton氧化Cr（Ⅲ）的影响37-39
• 3.2.3 Fe~(2+)浓度对Fenton氧化Cr（Ⅲ）的影响39
• 3.3 氧化-电动强化修复Cr（Ⅲ）污染高岭土39-48
• 3.3.1 电动过程中的电流变化40-42
• 3.3.2 电动后的pH变化42-43
• 3.3.3 电动后含水率的变化43
• 3.3.4 电动后电导率的变化43-45
• 3.3.5 电动后土壤Cr（Ⅵ）的变化45-46
• 3.3.6 电动后土壤Cr（Ⅲ）的变化46-47
• 3.3.7 电动后土壤总铬的变化47-48
• 3.4 电动-氧化强化修复铬渣污染土壤48-54
• 3.4.1 电动过程中电流的变化49-50
• 3.4.2 电动后土壤pH分布50
• 3.4.3 电动后土壤含水率变化50-51
• 3.4.4 电动后土壤Cr（Ⅵ）的分布51-52
• 3.4.5 电动后土壤中总铬的分布52-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第4章 电动-PRB强化修复铬渣污染土壤56-73
• 4.1 羟基氧化铝吸附Cr（Ⅵ）56-65
• 4.1.1 pH对吸附试验的影响56-57
• 4.1.2 吸附平衡时间的研究57-58
• 4.1.3 温度对羟基氧化铝吸附Cr（Ⅵ）的影响58
• 4.1.4 羟基氧化铝浓度对吸附的影响58-59
• 4.1.5 离子强度对吸附的影响59-60
• 4.1.6 吸附等温模拟60-62
• 4.1.7 吸附动力学62-65
• 4.2 电动-PRB强化修复铬渣污染土壤65-72
• 4.2.1 电动-PRB修复铬渣污染土壤后pH分布65-66
• 4.2.2 电动-PRB试验电流的变化66-67
• 4.2.3 电动-PRB电动后电导率分布67-68
• 4.2.4 电动-PRB电动后含水率分布68-69
• 4.2.5 电动-PRB后Cr（Ⅵ）及总铬的分布69-72
• 4.3 本章小结72-73
• 第5章 结论与建议73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 问题与建议74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 附录80

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