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电动修复法
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  电动修复法

 电动修复是通过电流作用,在电场作用下将土壤中的重金属离子(如Pb,Cd,Cr,Zn 等)和带电粒子以电渗透和电迁移的方式向电极运输,然后进行收集处理。

电动力学修复技术由于其高效、无二次污染、节能、原位的修复特点,被称为“ 绿色修复技术”。其基本原理是将电极插入受污染土壤或地下水区域,通过施加微弱电流形成电场,利用电场产生的各种电动力学效应(包括电渗析、电迁移和电泳等)驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移,从而将污染物富集至电极区然后进行集中处理或分离。
 

表1  电动修复中的几种主要的电动效应

Table1    Main electrokinetic effect onremediation by electrokinetics

    电动效应    运动物质     速度    与土壤性质关系

   电渗析    空隙水       较慢      密切

   电迁移    带电离子     快        较小

   电 泳    胶体粒子     较慢      密切

同时在电动修复过程中会发生电极反应:

阳极:2H2O - 4e→  O2 + 4H+E0=-1.23V

阴极:2H2O  + 2e- →   H2 +2OH-E0=-0.83 V

由于水的电解作用导致电极附近pH 值发生变化,其中阳极产生H而使得阳极区呈现酸性(pH值可能降至2 左右),阴极产生 OH而使得阴极区呈现碱性(pH 值可能升至12 左右),同时带正电的H+向阴极运动,带负电的OH向阳极运动,分别形成了酸性迁移带和碱性迁移带。

修复方法:

1. 电动-氧化还原联合处理法

通过向土壤体系中加入氧化还原剂可以使低溶解度或沉淀态的污染物转化为溶解性物质迁移去除。许多重金属污染物诸如汞及其化合物具有极低的溶解度,用传统的电动方法难以去除。

2.Lasagna处理法

Lasagna 工艺的复合处理法使用电动方法因包含的吸附/ 降解区类似于意大利宽面条而得名,主要包括如下几个要点:(1)污染土壤中设置几个高透过性的处理区,处理区中添加的物质可以为吸附剂、催化剂、氧化剂、活性微生物、缓冲溶液等物质;(2)通过电场作用将污染物质迁移至处理区;(3)通过切换电极极性的方法周期性地改变液流方向,可以创造污染物质的多路径吸附/ 降解;同时将阴极高pH值的电解液和阳极低 pH值的电解液混合可以达到中和和简化对电解液后处理的目的。

3.电动-生物联合修复

利用微生物的代谢作用可以改变重金属离子的存在状态从而增强其迁移性或降低其毒性;同时施加电场作用可以加速传质过程提高微生物与重金属离子的接触效率并可将改变形态的重金属离子定向迁移至特定区域而去除。

 

未来展望

电动力学作为一种新兴的原位修复技术已经在污染土壤尤其是重金属污染土壤的修复中显示了其高效性,尤其在传统方法难以治理的细粒致密的低渗性异质土壤以及不能改变地上环境的区域(如受污染区域上部有重要建筑物)修复中有独特的优势,适应无机/ 有机污染的饱和或非饱和土壤,且成本低于传统方法。

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