铬污染土壤电动修复中铬(ⅵ)的解吸动力学研究

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1、铬污染土壤电动修复中铬(VI)的解吸动力学研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：吴昕达指导教师：李东副教授专业：环境科学与工程学科门类：工学重庆大学资源及环境科学学院二O一五年四月DesorptionKineticsofCr(VI)inelectrokineticremediationofCr-contaminatedsoilAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWuXind

2、aSupervisedbyAssociateProf.LiDongSpecialty：EnvironmentalScienceandEngineeringCollegeofResourcesandEnvironmentalScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要我国土壤重金属污染问题较为严重，治理重金属污染土壤是我国环境治理的重要环节。土壤重金属清除技术主要有电动修复技术、淋洗技术与植物修复技术。电动修复技术处理重金属污染粘土时，修复效率高于淋洗技术与植物修复技

3、术。电动修复技术去除重金属污染物主要由两个串联步骤组成：①重金属离子从土壤颗粒表面解吸进入土壤溶液；②重金属离子在电场作用下从土壤溶液迁移至电极工作液，与土壤分离。现有电动修复理论体系假设重金属离子解吸过程不受外加电场影响。针对电动修复技术的建模也据此进行。但在国内外主流文献库中均检索不到关于该假设的验证研究。为此，本实验选取来自实际污染场地的铬污染土壤，通过解吸动力学实验、电动解吸动力学实验、柱解吸动力学实验的对比，研究外电场对土壤中Cr(VI)解吸动力学的影响，验证上述理论假设的正确性。采用0.05mol/LNaNO3、0.5mol/LNaNO3溶液进行

4、解吸动力学实验，对比两者Cr(VI)离子解吸量发现，NO--3离子能够同土壤中Cr(VI)离子竞争吸附点位。NO3离子浓度升高可促进Cr(VI)解吸。为减弱NO-3对实验结果的干扰，在之后的电动解吸动力学实验、柱解吸动力学实验中，解吸液均使用0.05mol/LNaNO3溶液。通过解吸动力学实验与柱解吸动力学实验的对比发现，柱解吸动力学实验的Cr(VI)解吸量小于解吸动力学实验，且产生规律性波动。原因在于土壤颗粒间孔隙大小将影响Cr(VI)解吸。当颗粒间存在大量毛细孔隙时，Cr(VI)离子在毛细孔隙内周期性的吸附与“崩塌式”解吸造成解吸液中Cr(VI)离子浓度

5、波动。同时，柱解吸动力学实验中土壤被压实、固定，颗粒与解吸液液面接触面积减少，导致其Cr(VI)解吸量小于解吸动力学实验。通过土壤电压梯度分别为10V/cm、20V/cm的电动解吸动力学实验与柱解吸动力学实验的对比发现，外电场对土壤中Cr(VI)解吸有显著影响。电场在毛细孔隙内对离子的推动作用与电场强化离子解吸作用可提高解吸量；而“盲孔捕集”作用则会降低解吸量。本研究中，电场推动毛细孔隙内Cr(VI)离子迁移作用强于“盲孔捕集”作用。但10V/cm电动解吸动力学实验的解吸量大于20V/cm的实验，可见由于“盲孔捕集”作用，单纯提高土壤电压梯度不能提高Cr(V

6、I)解吸量。本研究又进行了10V/cm双向电动解吸动力学实验，发现调换电场方向后，Cr(VI)解吸量基本保持平稳，原因可能为从上游土壤颗粒“盲孔”中迁移出的土壤进入下游“盲孔”。I重庆大学硕士学位论文中文摘要综上，电场对于Cr在土壤中的解吸同时存在抑制与促进作用，现有关于电场对解吸无影响的假设不成立。电场在毛细孔隙内对离子的推动作用、“盲孔捕集”作用与电场强化离子解吸作用三者间强弱与影响因素还需进一步深入研究探讨。关键词：电动修复，污染土壤，铬，解吸动力学，电场，孔隙II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHeavymetalcontaminatio

7、nofsoilhasgivenrisetoasevereprobleminChina.Theselectionofremediationtechnologiesisakeyfactoramongtheprojectsfortacklingthisproblem.Thecleanuptechnologiesincludetheelectrokineticremediation(EKR),flushing,andphytoremediation.TheremovalefficiencyoftheEKRexceedsthoseoftheflushingandphy

8、toremediationwhenprocessin