活性炭纤维(ACF)强化电动学修复Cr(Ⅵ)污染土壤效果的研究

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我国土壤污染问题日益严重,重金属污染土壤的修复迫在眉睫,本课题采用活性炭纤维(ACF)-电动修复技术联用对Cr(Ⅵ)污染土壤进行修复,研究了阳极电解液pH、电压以及电极间距等因素对电动修复过程以及修复效率的影响。本研究选用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液作为阳极电解液,并在阴极室中放置阳离子交换膜,二者结合共同控制土壤系统的pH,通过分析电流、阴阳极电解液电导率随时间的变化,修复前后土壤含水率、pH值和电导率的变化,修复前后土壤中总铬含量、形态的变化,以及去除率与能耗的关系,得出了以下结论:(1)在不同阳极电极液pH对电动学.修复Cr污染土壤的研究中,修复后土壤各区域pH基本控制在5.89-8.9之间;阳极电解液初始pH值越低,修复后土壤各区域含水率越高,土壤的电导率也越低;随着距阳极标准距离的增加,土壤中的铬含量逐渐下降,当阳极电极液pH值分别为3、4和5时,对应的最大去除率分别为:98.01%、90.11%、82.22%;土壤中铬的总去除率依次为:73.18%、68.98%、57.69%。(2)在不同电压对电动学修复Cr污染土壤的研究中,电压越大,则电流值越大,相同土壤区域的土壤含水率也越大;土壤的电导率自阳极向阴极逐渐减小,随着距阳极标准距离的增加,土壤中的铬含量逐渐下降,当施加电压分别为28 V、18 V和8 V时,对应的最大去除率分别为:98.01%、98.01%、45.07%;土壤中铬的总去除率依次为:73.18%、67.60%、27.05%。(3)在不同电极间距对电动学修复Cr污染土壤的研究中,当间距为31.5 cm时电流变化比34.8 cm和38.3 cm时的电流变化更快;电极间距越小修复后土壤含水率越高;电极间距分别为31.5 cm、34.8 cm和38.3 cm时,对应的最大去除率均在98%之上;土壤中铬的总去除率依次为:73.18%、68.18%、63.15%。(4)三种不同的因素中对电动学修复土壤中铬的去除效率的影响程度为:电场电压>阳极电极液pH>电极间距。(5)在铬的去除率和电能耗能关系分析中,电动修复的去除效率越高则能耗也越大,二者基本呈正相关;当阳极电解液pH=3,电压为28 V,电极间距为31.8 cm时确定为最佳反应条件,此时土壤中铬的总去除率为73.18%,相对应的耗能为4.25 kW·h·g-1。(6)通过对修复前土壤中铬的形态和最佳反应条件下修复后的土壤中铬的形态进行分析可知,在电动修复前模拟污染土壤中弱酸可提取态的铬含量最高,可氧化态铬含量次之,电动修复后每组土壤中的弱酸可提取态铬所占百分比均大幅度下降,并且在阴极附近的土壤中铬主要是以残渣态的铬形式存在,说明土壤中的弱酸可提取态铬不仅迁移出土壤,其中还有部分转化为低毒性的残渣态形式的铬。
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