资源描述：
《电动力学技术强化原位生物修复研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、环境污染与防治 第26卷 第4期 2004年8月3电动力学技术强化原位生物修复研究进展111,21罗启仕 王 慧 张锡辉 钱 易(11清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100084;21清华大学深圳研究生院环境工程与管理研究中心,广东深圳518055)摘要 介绍了利用电动力学技术强化土壤及地下水原位生物修复的原理和最新进展。电动力学强化的基本原理是利用电渗析、电迁移和电泳等电动力学效应加速污染环境中有机污染物和微生物运动,注入营养物、电子受体或活性微生物,或者利用电极反应和电流热效应为地下生物降解创造有利条件。研究表明,电
2、动力学技术能有效地强化原位生物修复,而且该技术不破环生态环境,安装和操作简单,成本低廉,有广泛的应用前景。关键词 电动力学 原位生物修复 强化技术 传统的强化方法是利用水力梯度将各种添加物1.1 电渗析注入地下污染区。这种强化方法的效率较低,而且不电渗析是指由外加电场引起的土壤孔隙水运[7]适用于密实的异质性土壤。一种最新的强化技术是动。大多数土壤颗粒表面通常带负电荷。当土壤与[1～4][5,6]利用电动力学方法强化。电动力学强化技术孔隙水接触时,孔隙水中的可交换阳离子与土粒表[8]能够避免土壤异质性与低渗透性的限制,有效增强面的负电荷形成扩散双电层。
3、双电层中可移动阳原位生物修复过程。该技术安装和运行简单,成本更离子比阴离子多,在外加电场作用下过量阳离子对低,许多国家已逐渐将该技术作为一种主流环境技孔隙水产生的拖动力比阴离子强,因而会拖着孔隙术项目。本文主要阐述电动力学强化技术的原理及水向阴极运动。电渗析作用产生的水流比较均匀,流[3]其最新进展。动方向容易控制。根据Helmholtz2Smoluchowski理论,电渗析流1 电动力学强化技术原理[9]速度Veos和流量Q可分别表示为:电动力学强化技术是将电极插入受污染土壤地keEFVeos=ie,Q=keieA,其中ke=n下水区域,施加微弱直流电
4、形成电场,利用直流电场nG2式中:ke为电渗析导率系数,mö(V·s),表示单位产生的各种电动力学效应(包括电渗析、电迁移和电电压梯度下通过单位面积的孔隙水流量;E为土壤泳等)增强地下环境中污染物的生物可利用性;或将介电常数,Föm;F为Zeta电位,V;ie为外加电压梯各种添加物有效地输送到地下污染区;或利用电流2度,Vöm;G为孔隙水粘度,Paöm;n为土壤孔度;A热效应和电极反应为地下生物转化过程提供适宜的2为截面积,m。温度、pH和氧化还原条件。图1概括了电动力学技-7电渗析流速度一般约为2.9×10mös。电压术强化的原理。梯度为100Vöm时
5、,通过单位截面积的电渗析流量-103[3]可高达10mös。利用电渗析作用可以有效控制地下环境中水分运动,满足原位生物修复水分需求。电渗析流还会影响地下环境中污染物和微生物的迁移与分布。孔隙水中的溶解性物质可以随电渗析流一起移动,胶体颗粒和细菌也能随电渗析流迁移。研究表明,采用电渗析淋洗技术可以从饱和粘土中有效去除三氯乙[3,5]烯、乙酸、苯酚、六氯苯和BETX类污染物。但是,溶解性较低和吸附程度较强的污染物受电渗析图1 电动力学强化技术原理示意图第一作者:罗启仕,男,1971年生,博士,主要从事环境污染防治与修复研究。3日本地球环境产业技术研究机构资助
6、项目。·268·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.罗启仕等 电动力学技术强化原位生物修复研究进展流影响较小。另外,电渗析流容易引起土壤夯实或裂(如细小粘土颗粒、腐殖质颗粒和微生物细胞等)在[12]缝,不易长期稳定地操作。电场作用下的运动。Kuo等观察到了胶体颗粒在1.2 电迁移毛细孔隙中的电泳运动,运动的方向和速度取决于电迁移是指土壤和地下水中带电离子和离子性外加电场和毛细孔隙的直径等因素。复合物在外加电场作用下的运动。阳离子型物质向电泳运动有助于污染物以胶束态物
7、质或离子胶[3]阴极迁移,阴离子型物质向阳极迁移。电迁移是利束的形式迁移。向地下污染环境中注入表面活性剂用电动力学方法向地下污染区输送离子型营养物和形成胶束时,电泳就成为一种非常重要的强化机理。电子受体的主要机理。一般将阳离子型物质(如如果胶体上吸附了化学物质,电泳运动也会对污染++-2-[13]NH4、K)和阴离子型物质(如NO3、SO4)分别在物迁移起重要作用。阳极区和阴极区加入,通过电迁移方式可以将其均利用细胞的电泳运动可以控制地下环境中微生匀地输送到地下污染区或生物活性区。物的运动与分布。细胞表面的聚合物含有可离子化与电渗析流相比,离子电迁移速度
8、要快得多。在的基团,使细胞具有两性性质。在高pH时细胞表面单位电压梯度下,离子平
