电动力学修复污染土壤的改进技术讲述.ppt

电动力学修复污染土壤的改进技术 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 章节设置 总结与展望 电动力学修复技术改进 电动力学修复机理 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 电动力学修复机理 图1-1 电动力学修复机理示意图 将电极插入土壤中，加上直流电压后形成电场，引起土壤空 隙水中带有电荷的离子和土壤颗粒在电场中产生各种电动力学效应，使污染物在土壤中定向迁移，并富集在电极区域，再通过一系列后处理将其去除 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 电动力学修复机理 电迁移 电渗析 电解反应 电泳 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 （1）电解反应 电解反应主要是电极两端水的电解。在电场作用下，阴、阳极发生如下反应： 2H2O-4e-→O2↑+4H+ （阳极） 4H2O+4e-→2H2↑+4OH- （阴极） 由式阴、阳极反应可见，电极反应在阴、阳极分别产生大量的OH-和H+，会导致电极附近的pH值相应地升高和下降。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 （2）电渗析 电渗析作用是由于土壤孔隙表面带有负电荷，可以与空隙水的离子形成双电层，从而引起空隙水溶液沿电场从阴极向阳极流动的现象。 空隙水的电渗析流速u与空隙水的介电常数ε、土壤表面的平均zeta电位ζ、电场强度E成正比，与空隙水的粘度μ成反比，可用以下方程表示： 由于zeta电位受到pH的影响，当土壤的表面电荷零电位点（point of zero charge, PZC）位于pH时，表面电荷为负值，电渗析方向为由正极流向负极；而当PZC大于pH时，表面电荷变为正值，电渗析方向相应变相反方向，所以在实际修复过程中控制pH有助于提高电渗析流速。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 （3）电迁移 电迁移是指直流电场中正离子向阳级迁移，负离子向阴极迁移的过程。 电动力学过程中，阴、阳极电解反应产生的OH-形成的碱性带和H+形成的酸性带会同时朝对向土壤区域迁移；而H+迁移速率约为OH-的1.8倍，导致土壤中大部分区域的pH下降，当酸性带同碱性带相遇时，土壤的pH会发生剧变。土壤pH的变化会影响污染物在土壤上的吸附-解吸行为，从而改变污染物的可移动性和可利用性，影响土壤的修复效果。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 （4）电泳 电泳描述的是土壤中带电胶体粒子的迁移过程。吸附在土壤胶体粒子的污染物质通过随胶体粒子的迁移，达到去去除效果。电泳的运动方向和 大小取决于电场和毛细孔隙的直径等，所以在密实型的土壤中，表现出的电泳作用并不明显。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 大量的实验室实验和现场试验已经证明，电动力学技术可高效地去除土壤中的重金属离子和有机污染物，其中重金属离子包括铬、铜、铅、汞 、氟、锌、锰等，有机污染物包括苯酚、苯、菲类、酚类等。 在实验和实际应用中电动力学技术还存在着一些不可忽视的问题，如工作液和土壤pH值变化大严重影响电动力学修复；污染物的溶解性差和脱附能力弱，不利于去除，需要后处理；以及耗能量较高等，这些都限制了该技术的有效应用。 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 为了进一步提高电动力学技术对土壤中污染物的去除率，国内外许多学者对其进行了一些改进。研究较多的技术改进主要有： ①工作液性质状态的改进 ②电场分布的改进 ③土壤掺杂 ④联用技术 ⑤降低能耗的改进 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 电动力学修复技术改进 电场分布的改进 工作液pH值调节 土壤掺杂 极化问题的缓解 电动力学联合修复技术 降低能耗的改进 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 （1）极化问题的缓解 提高电动力学修复的效率常采用的方法有: ①实验装置设计中在电极室附近添加循环系统，当电渗析流很慢时用冲洗液或直接用自来水冲刷电极，减少气泡和惰性白色膜的影响。 ②弄清楚受污染土壤的缓冲能力，并通过改换冲洗 液以控制土壤的 pH值在一定的范围内。 电动力学修复过程中会出现极化问题，主要包括活化极化、电阻极化和浓差极化。 ①活化极化：指电极反应产生的气体( 阳极氧气和阴极氢气) 会附着在电极表面增加电阻，减小土壤区域的有效电位梯度。 ②电阻极化：指