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1、土壤电荷对离子有效淌度的影响研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：范敏指导教师：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一五年五月EffectofsoilchargeoneffectiveionicmobilityinsoilAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByFanMinSupervisedbyAsso
2、ciateProf.LiDongSpecialty：EnvironmentalScienceandEngineeringCollegeofResourcesandEnvironmentalScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着工业的发展,土壤重金属污染问题日益严重，其主要修复技术有：化学稳定/固化、化学还原、生物修复、淋洗、电动修复等。其中电动修复技术作为一个新兴的土壤原位修复技术受到国内外研究者们的广泛关注。但在修复的过程
3、中，会受到各种因素的影响，如土壤和污染物的特性、电压梯度、吸附/解吸机制、聚焦现象、工作液性质、温度、含水率等。这些因素都有可能决定着电动修复的效率和修复时间，而数值模拟可以综合考虑多方面的影响因素，从而优化电动修复过程，为实际工程提供了有利的预测。国内外研究者们已经建立了很多数学模型来预测电动修复过程中污染物的迁移，这些模型结果与实验结果拟合很好，但仅限于对单一的污染物进行数值模拟。有些模型虽然同时对两、三种离子进行模拟，但与实验结果的拟合难以令人满意。现有电动修复数值模拟中，离子在土壤中的淌度通常用无限稀释溶液下的离子
4、淌度乘以土壤有效淌度系数k进行估算，而k值通常又由土壤孔隙度n和扭曲度τ估算而得，与离子特征及其与土壤颗粒之间的相互作用无关。本课题将通过直接-2-测量分别在三个浓度下有色离子MnO4离子和CrO4离子在高岭土中的淌度，研究影响离子有效淌度系数的因素，为电动修复模型中计算有效离子淌度的表达式进行修正。本实验结果证明影响离子有效淌度系数的因素有土壤几何特性（f(n，τ)）、离子溶液浓度（kc）和土壤颗粒表面电荷与离子之间相互作用（kz）。其中土壤几何特性用孔隙度n和扭曲度τ的函数来表示，只与土壤的结构有关。离子溶液浓度引起的
5、有效淌度系数可通过在溶液中测量离子淌度计算而得，结果表明离子溶液浓度对有效淌度系数有影响。土壤颗粒表面电荷与离子之间相互作用引起的有效淌度系数通过在高岭土（或加入阳离子树脂）中测量离子淌度计算而得，结果表明土壤颗粒表面电荷与离子之间的相互作用对有效淌度系数有影响，且在高岭土中对不同离子的影响幅度不同。故现有的电动修复模型中对于有效淌度的计算表达式应修正为：uuf(n,)kkecz根据本研究结果，可在同一土壤介质中同时对多个离子进行数值模拟，其中f(n,τ)取值相同，kc分别测得，通过调整每个离子的kz值，使数值
6、模拟结果与实验结果匹配。关键词：电动修复，数值模拟，有效离子淌度，扭曲度，阳离子交换树脂I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHeavymetalcontaminationofsoilhasbeentheoneoftheseriousenvironmentalproblemswiththerapiddevelopmentoftheindustry.Themainremediationtechniquesforheavymetalcontaminatedsoilarechemicalstabilization/sol
7、idification,chemicalreduction,bioremediation,flushing,electrokineticremediation(EKR)etc.Amongthistechniques,EKRasanovelefficientinsitusoilremediationtechnologyhasattractedextensiveattentionaroundtheworld.Manyfactorsincludingsoilproperties,thecharacteristicofpollut
8、ants,voltagegradient,adsorption/desorption,focusingphenomenon,workingfluid,temperatureandmoisturecontentwillaffecttheEKRtimeandefficiency.Bynumericalsim
