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1、广东微量元素科学2008年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第15卷第3期文章编号:1006446X(2008)03001104电动修复土壤中重金属污染的改良方法冯婷婷李泽琴廖振宇刘婉(成都理工大学,四川成都610059)摘要:介绍了治理土壤重金属污染的电动修复技术的一些进展,包括:通过控制电解过程中的极化、土壤pH值、控制土壤温度来对电动修复技术方法进行改良。关键词:电动修复技术;极化;土壤pH;土壤温度中图分类号:X53文献标识码:A电动修复是一种原位修复技术,近年来发展很快,在一些欧美国家已进入商业化,特别适合于低渗透的黏土和淤泥土,可控制污染物的流动方向,
2、从经济上看也是可行的,但此法对土壤[1][2]CEC和黏土矿物学影响不大。麻省理工大学PROBESTEIN强调实验室模型与实地应用相结合,并加强数学模型的研究,预测在不同土壤和污染物条件下金属离子的移动性,根据数学模型迅速确定影响金属离子移动的主要因素,从而改进了修复方法。影响电动力学修复的主要因素有极化、pH值、温度等。1极化的控制111极化现象的产生[35]导致电导率的变化,主要是由于电化学过程中的极化现象。ACAR等在很多电动力学实验中发现,随着实验的进行,土壤中的电流密度减小,即产生极化现象,经过分析,其中包括3种极化现象:(1)活化极化:电解工程中产生气体(H、O)覆盖在电极
3、表面,由于这些气体是良好的绝22缘体,这导致了电导性下降,电流降低。(2)电阻极化:电动力学修复后,在阴极表面形成一层白色的膜,这层膜可能是不溶性盐类或其他杂质吸附在阴极表面,从而导致电导率下降,进而降低电流强度。+(3)浓差极化:阴极产生的H和阳极产生的OH各自向电性相反的电极迁移,如果产生的酸碱没被及时中和,就会使电流强度降低。112改进方法[6]目前国外主要在阴极用盐酸,在阳极用氢氧化钙做去极化剂来提高电动力学的效率,但存在的问题是加入的去极化剂会不会在土壤中形成二次污染物,当加入的极化剂不适合时,发生电化学反应后有可能生成有害物质,造成更严重的污染问题。另一种较为有效的提高电动
4、力学效率的方法是,当电渗析流很慢是用冲洗液(或直接用自来水)冲刷电极;在电极上外包离子交换膜来俘获污染物质;在土壤与阴极间设阳离子交换膜以防收稿日期:20071127·11·广东微量元素科学2008年GUANGDONGWEILIANGYUANSUKEXUE第15卷第3期[7]止重金属离子提前形成难溶沉淀不易被去除;弄清楚受污染土壤的缓冲能力,并通过改换冲洗液以控制土壤的pH值在一定的范围内。但目前这些仅处于实验探索阶段,有待进一步研究。2pH值的控制重金属离子在土壤中的存在形态与土壤的pH有很大关系,在电动力学治理土壤重金属污染的过程中,通常经过一段时间后,阳极附近pH将保持在6左右,
5、而阴极附近的pH值将升至12,[8]处理区中心地带的pH变化不大,一般由8变为6或7。一般讲,酸性条件有利于重金属离子[7]在电动力学的作用下去除。因此,要尽量控制pH在一定的范围内。211阴阳极施加缓冲液的pH控制法往电极区中加入缓冲剂,而通过加酸调节阴极的pH尤为重要。在酸的选择中,醋酸由于其良好的生物降解性、环境安全性、金属的醋酸盐的可溶性,同时醋酸根离子在向阳极运动的过程中能够形成中性的醋酸而有利于电渗析作用,因而常被用作调节阴极pH值的缓冲液。[7]PUPPALA等使用醋酸作为阴极调节液进行了铅污染高吸附性土壤的修复实验,结果表明,通过调节阴极pH值为5～6对铅的去除是有效的
6、,但实验过程中紧靠阴极附近仍然发现沉淀,这[8]些沉淀通常是以氢氧化物的形式存在。因此建议需要调节阴极电解液的pH至4以下以提高去[9]除效率。周东美用柠檬酸和乳酸酸度控制,外加EDTA络合剂进行铬在黄棕壤中的电动过程研[10]究,表明上述物质的加入改变了电动过程中电渗流和铬的分配以及总铬的去除率。钱暑强等[11]应用柠檬酸成功去除了土壤中的铜污染。此外还可以应用有机脂肪酸等。也有只在阴极辅加[1213]导电液的控制方法。212通过控制电解液循环方式控制pH[14]通过电解液的循环方式控制电解pH,在电解质循环液保持在111mL/min的流量时,阳极的pH值可以从2提高到4,阴极的pH
7、可以从12降低到8。在这个研究中,电解物是在外部从阴极到阳极进行循环的,这样便于控制电解物的pH,这+样做的目的是防止电渗析减少而产生过量的H以及重金属降解过程中产生的过量的OH。实验显示,被这样的循环系统导致的电解pH值的变化影响了黏土中孔流液体的组成,并且提高了治理时的可实用性、重金属迁移的效率。这是因为与循环系统中缓慢降低的土壤pH值、土壤颗粒表面及电镀层zeta电位的降低有关。213离子交换膜控制土壤体系pH法利用离子交换膜的选择透过性
