土壤电动修复技术一种新工艺及其去除红壤中铜的研究

摘要

重金属土壤污染是国内亟待解决的环境问题。土壤污染具有累积性、滞后性、隐蔽性和不可逆性，因此，土壤污染一般极难恢复或治理。本研究在国内外研究的基础上，结合国内实际对污染土壤电动复技术进行了研究和探讨。 电动修复技术是国际环境科学和工程领域的前沿课题之一。它的基本机理是：土壤中的水在电场力的作用下发生电解反应，阴极产生氢气和氢氧根离子，阳极产生氧气和氢离子，阳极产生的氢离子在电场和浓度梯度的作用下，向土壤内部迁移和扩散，氢离子在迁移和扩散的过程中，置换和溶解土壤中的重金属污染物，被溶解后的重金属污染物在电场和浓度梯度的作用下，以离子迁移和电渗的方式朝阴极方向定向迁移，从而达到去除土壤污染物的目的。 本文在传统的土壤重金属污染电动修复技术的基础上，结合化学淋洗、液相抽提等土壤修复技术，发展了一种去除土壤重金属的新工艺，并进行了应用新工艺去除了不饱和土壤中铜的研究。结果表明该电动修复技术新工艺适用于铜污染土壤的修复；在未被水浸透饱和的土壤中通以直流电也能产生电渗流，电渗流溶液中含有重金属离子，重金属离子随电渗流流出土壤而被去除；与传统的电动修复实验相比，由于淋洗液的不断被抽出，也就是说土壤中的溶液被不停地更新，使得电极附近土壤pH的变化变小、实验结束后土壤阴极区含铜量偏低；在本实验初期土壤的温度升高的程度与电流密度成正比，但在实验中、后期，由于土壤溶液的不断被更新，土壤的温度并不逐渐上升，而是保持在较低温度水平；在实验初期，电流强度越大，不同区域土壤含水率匀质性越差，而在中、后期土壤的含水率则变化不大；槽电压在经过实验初期的升高之后在中、后期亦趋于稳定。 使用新工艺修复土壤时，土壤铜的去除效率与电流强度有关，但不是严格地成正比关系，故应选择较低的电流；同时，淋洗液的pH应控制在3.5左右，pH过低容易造成重金属下渗，pH过高则不能很好地控制阴极附近土壤始终处于酸性，从而影响去除效果；实验中、后期土壤温度与实验前期土壤温度相比有所下降，故使用新工艺处理铜污染土壤时可避免阴极附近土壤温度过高；使用新工艺修复土壤可缩短实验周期，提高修复效率。