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有机氯杀虫剂污染土壤的化学淋洗修复研究

2020-12-11阅读(668)

有机氯杀虫剂污染土壤的化学淋洗修复研究

论文摘要

我国由有机氯杀虫剂（Organochlorine Pesticides, OCPs）造成的场地污染问题十分严峻,对生态环境和人类健康构成了极大威胁。随着城市化进程的快速发展,很多场地都面临着二次开发,因此亟需进行修复。化学淋洗在高浓度重金属和有机物污染土壤修复研究中得到了广泛关注,是一种高效且相对经济的修复技术。但目前关于OCPs污染土壤化学淋洗的研究较少,特别是在含OCPs的土壤淋洗液的后处理及淋洗剂再生回用方面,鲜有文献报道。现有研究对化学淋洗过程中的土壤有机质（Soil Organic Matter, SOM）对淋洗的贡献和影响机制也未有涉及。本文以六氯苯（Hexachlorobenzene, HCB）为OCPs代表,以模拟或实际HCB污染土壤为对象,系统研究了OCPs污染场地土壤的化学淋洗修复技术,研究内容包括：（1）HCB污染土壤的高效环境友好型淋洗剂或组合的筛选；（2）淋洗液的物化后处理特别是淋洗剂再生技术的研发；（3）SOM对表面活性剂淋洗HCB污染土壤过程的影响机制；（4）电动力学-零价铁可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier, PRB）联合对粘性土壤中HCB的强化淋洗及降解过程。本文得到的主要结论如下：（1）相对于单纯甲基-β-环糊精（Methyl-p-cyclodextrin, MCD）或乙醇体系,MCD／乙醇组合对HCB增溶有显著的协同效果,且增溶协同作用随混合体系中乙醇体积分数和MCD浓度的增加而增大。MCD／乙醇混合体系对土壤中HCB淋洗的协同效果与乙醇含量密切相关,乙醇体积分数为30%时最佳。淋洗协同效果表明药剂组合可有效降低淋洗剂用量,削减修复成本。生物表面活性剂鼠李糖脂也表现出对HCB的显著增溶和淋洗效果。（2）微米Pd／Fe双金属材料表现出对HCB极高的还原脱氯活性,远高于微米Cu/Fe。非离子表面活性剂Triton X-100 （TX-100）的存在（1-10 mM）促进了Pd/Fe对HCB的降解。但微米Pd/Fe对鼠李糖脂溶液中HCB的选择性降解效果不理想。木质颗粒活性炭（Granular Activated Carbon, GAC）可选择性吸附去除TX-100淋洗液中的HCB,从而实现淋洗剂的再生。相对于GAC,粉末活性炭（Powdered ActivatedCarbon, PAC）对鼠李糖脂溶液中HCB的选择吸附更为有效。当PAC为10g/L时,溶液中99%的HCB被吸附去除,对应的水相鼠李糖脂损失为17%。此外鼠李糖脂淋洗-PAC选择吸附再生联合工艺可有效地应用于HCB污染土壤的淋洗修复,显著降低化学淋洗的药剂成本。（3）淋洗剂TX-100及SOM组分腐殖酸（Humic acid, HA）共存对各自在高岭土上的吸附有较大影响。TX-100的加入（0.5-2 mM）显著抑制了HA在高岭土上的吸附；HA的存在对TX-100的吸附起双向作用,即低HA含量时促进TX-100吸附而高HA含量时反而抑制TX-100吸附。在HA负载高岭土／TX-100／水体系中,HA对HCB吸附的影响同样表现为双向作用：当且仅当HA负载量高于2.4%时,溶解态HA对HCB的解吸作用超过吸附态HA对HCB的吸附,此时总体上HA对TX-100解吸HCB起促进作用。此外,HA及TX-100共存时HCB的解吸效果不及二者单独对HCB解吸效果之和。（4）电动力学（Electrokinetic, EK）强化淋洗与Cu/Fe或Pd/Fe PRB联合极大地促进了土壤中HCB的去除,去除率可达59-63%,而传统EK淋洗对土壤中HCB无明显去除。Pd/Fe PRB能实现对流经HCB的完全去除,而Cu/Fe PRB对流经HCB的降解效果约为82%。总体上零价铁PRB对HCB的降解作用在HCB去除中起主要贡献。研究结果表明EK强化淋洗与零价铁双金属PRB联合能有效地修复OCPs污染的粘性土壤。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 OCPs污染土壤修复技术研究现状
  • 1.3 OCPs污染土壤化学淋洗修复研究现状
  • 1.4 本文的研究思路与内容
  • 2 环糊精及鼠李糖脂对HCB污染土壤的淋洗修复
  • 2.1 实验部分
  • 2.2 MCD/乙醇混合体系对HCB的增溶和淋洗效果
  • 2.3 鼠李糖脂对HCB的增溶和淋洗效果
  • 2.4 本章小结
  • 3 HCB污染土壤淋洗液的后处理技术研究
  • 3.1 实验部分
  • 3.2 TX-100溶液中HCB零价铁还原处理研究
  • 3.3 活性炭对TX-100溶液中HCB的选择性吸附
  • 3.4 鼠李糖脂溶液中HCB的Pd/Fe还原处理研究
  • 3.5 鼠李糖脂溶液中HCB的活性炭选择吸附处理及鼠李糖脂的回用
  • 3.6 本章小结
  • 4 SOM对表面活性剂淋洗修复HCB污染土壤的影响
  • 4.1 实验部分
  • 4.2 HA的元素分析及傅里叶红外表征
  • 4.3 HA及TX-100在高岭土上的吸附行为及交互影响
  • 4.4 单纯TX-100或HA对HCB在高岭土上吸附行为的影响
  • 4.5 吸附/溶解态HA对TX-100及HCB在高岭土/水间分配的影响
  • 4.6 本章小结
  • 5 电动强化淋洗-ZVI PRB联合修复HCB污染土壤
  • 5.1 实验部分
  • 5.2 EK-Cu/Fe PRB联合修复HCB污染高岭土效果
  • 5.3 EK-Pd/Fe PRB联合修复HCB污染实际土效果
  • 5.4 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 创新点
  • 6.3 研究展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 攻读博士期间发表论文、获得专利及奖励情况
  • 附录2 缩略词表

    • 相关论文文献

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