污染场地环境风险管理与原位地下水修复技术陈梦舫.ppt

应用过硫酸盐高级氧化技术修复污染土壤和地下水的关键是如何活化过硫酸盐使之产生高活性的硫酸根自由基。常规活化过硫酸盐的方法包括热、紫外光、微波以及过渡金属离子如亚铁离子，钴离子等。亚铁离子由于高效、低毒，应用的比较广。但是由于亚铁离子会和产生的硫酸根自由基发生竞争反应，消耗一部分硫酸根自由基，导致过硫酸盐的利用率较低。由于四氧化三铁含有二价铁，因此，采用纳米四氧化三铁活化过硫酸盐，既可以保证活化效率，又由于反应在四氧化三铁表面进行，副反应发生的几率降低。石墨烯是目前比表面积最大的碳材料，将纳米四氧化三铁负载在石墨烯表面，可以有效改善纳米四氧化三铁的团聚。石墨烯表面的羟基和羧基基团也可以活化过硫酸盐。 * 先制备石墨烯，再通过液相反沉淀法将纳米四氧化三铁颗粒沉积在石墨烯表面，制得纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料。所制备的材料通过扫描电镜，X粉末衍射，拉曼光谱及红外光谱进行表征。表征结果可知，四氧化三铁颗粒粒径在30nm左右，石墨烯为片层结构，纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料中纳米四氧化三铁负载在石墨烯表面。将纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料用于活化过硫酸盐降解TCE的实验。结果表明，在加入质量比为1:4的纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料6.94 g L-1，过硫酸盐浓度为3.0 mmol L-1，反应5min后，0.15 mmol L-1 TCE 的降解率可达到98.6%。优于相同条件下纳米四氧化三铁活化过硫酸盐降解TCE的效果。 * 优点 无深度、污染介质、空间限制 已验证过的氧化还原过程 快速清理，无毒性的中间产物 容易注射，随地下水流动 纳米零价铁技术应用前景 国际纳米零价铁修复技术应用推广 美国自2000年开始研发，已在44多个场地进行了中试 近期欧盟NANOREM项目将在瑞士、捷克、以色列、葡萄牙及德国等6个场地进行中试 在我国还未得到应用，有待研究和推广 应用场地分布情况 处理多种关注污染物：氯代烃、农药、多氯联苯、重金属、硝酸盐 原位地下水修复技术 纳米零价铁还原含氯有机物过程机理 AH RD RD 1,1-DCA Ethanol Ethane CO2 ADM or NDM RD 1,1-DCE VC Ethene CA 1,1,1-TCA DHC DHC DHC-消去反应；RD-还原脱氯；AH-水解反应； ADM-有氧代谢；ANDM-厌氧代谢 原位地下水修复技术 Carbo-Iron （EHC）注射 EHC药剂 注射装置 对相关重金属 去除情况 原位地下水修复技术 EHC? 中试示范 – 某化工场地下水氯代烃修复 场地特征 住宅用地再开发 地下水关注污染物：1,2-DCA, VC and Chloroform，浓度超过1000 mg/L ? EHC 注射 注射深度： 9-18m 面积：10m x 10m 使用GeoProbe 在9个注射井 注射了7200 Kg EHC泥浆 原位地下水修复技术 1,2-DCA, 1,1-DCA and chloroform 除去率分别为 99.9 %, 86.7 % 和98.8 % EHC? 中试示范 – 某化工场地下水氯代烃修复 原位地下水修复技术 生物技术-注射糖浆（Molasses） Molasses 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 4 10 17 21 33 time (weeks) Chromium (total) (μg/L) groundwater molasses 0.1% molasses 0.5% molasses 1% molasses 5 % Microcosm tests ISBP influence of concentration molasses 原位地下水修复技术 Bio-Magnetite应用潜力 生物磁铁矿材料对Hg 和Cr的吸附作用及机理 Cr6+去除80% (300h) Qmax=416mg/g 快 原位地下水修复技术 农业废弃物 生物碳 稳定性、持久性、廉价性 复合效应 裂 解 高效性 Fe0 ? Fe2+ + 2e- C2HCl3 + 3H+ + 6e- ? C2H4 + 3Cl- 研发并推广高效、稳定、经济可行 的土壤和地下水氯代烃修复试剂和 修复技术！ 纳米零价铁 纳米零价铁/生物炭 原位地下水修复技术 纳米零价铁/生物炭修复地下水中含氯有机物技术 生物炭：中温裂解稻壳 零价铁： 液相还原 纳米零价铁/生物炭材料可有效还原TCE 原位地下水修复技术 S2O82- + Me2+ Me3+ + SO4?? + SO42- (Me 表示 Fe2+ 或 Co2+) S2O82-