重金属污染土壤电动修复及机理研究

发布时间：2017-12-16 09:15

本文关键词：重金属污染土壤电动修复及机理研究

【摘要】：电动修复作为一种真正从土壤中分离去除重金属的技术,一直备受关注。国际上对该技术的实验室研究已经较为广泛,但是该技术在工程应用上仍然有较大困难。本论文基于工程应用中面临的问题,重点针对电动修复中电极腐蚀与结晶、热效应、损耗电能的分配和电解质强化修复性能的过程及其机理开展了深入研究。主要结论如下:(1)在电场作用下,土壤中的Ca会迁向阴极,在碱性条件下形成CaCO_3和Ca(OH)_2晶体,降低了电极的导电性。结晶物在电极上的吸附量与电流、电压梯度、土壤pH、修复时间及工作液性质有关。土壤中Pb、Cu的浓度分布与pH的分布有一定的关联,这可能和Pb、Cu的解吸与氢氧化物的形成有关。聚天冬氨酸(PASP)对不锈钢电极有明显的缓蚀作用,柠檬酸(CA)和PASP都能明显地破坏CaCO_3晶体的形成,但无法对Ca(OH)_2晶体形成有效的破坏。CA和PASP均能有效促进土壤中Pb的去除[ηCA=(32.52±2.57)%;ηPASP=(21.91±4.58)%],但 PASP 对 Cu 去除强化作用不明显,而CA对Cu去除的强化作用非常显著[η=(45.81±1.85)%]。(2)在电动修复重金属污染土壤过程中,两电极之间土壤室中每个区域的温度变化均与修复电流之间存在正相关关系,呈现明显的差异性分布。距离阴极越近温度也越高,这可能与土壤性质(如pH和MC)的差异性改变及重金属氢氧化物沉淀的形成有关。电动修复过程中电能所做的无用功可能主要由土壤热效应、非目标物质的运输及电解水反应所引起。为了评价不同电动修复工艺过程的有效能及优化程度,本论文设计了一个优化参数(β_)对实验结果进行了评价。合理的土壤酸化(β_(pH=6.02)=33.08±3.92β_(pH=8.24)=3.75±1.33)、适当的电压梯度增加(β_(2V.cm~(-1))=33.08±3.92β_(1V.cm~(-1))=13.85±1.98)及添加合适的电解质(β_(CA)=41.56±0.69β_(DW=33.08±3.92)可能有利于目标污染物(Pb/Cu)获取相对更高的耗能比,进而提高了能量的利用效率。(3)与去离子水(DW)相比,CA在修复过程中显著提高了总Cr[η=(49.54±5.09)%]和Cr~(6+)[η=(94.27±0.51)%]的去除率,然而PASP的使用仅仅提高了 Cr~(6+)[η=(93.26±0.49)%]的去除率,这可能是由于CA和PASP能够有效地将Cr~(6+)还原为Cr3+,而其中α-OH和-COOH基团在Cr~(6+)转化中发挥了关键作用。当使用PASP作为电解质时,总Cr的去除率相对较低,这可能是由于大量可交换态Cr转化为碳酸盐态Cr,而后者迁移能力更弱。当添加CA(0.1 M)或PASP(1%)作为电解质时,达到相同的Cr去除率所造成的额外耗能反而增加了。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】

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