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1、 精选公文范文管理资料 酸化-电动强化修复对土壤中Cr的去除效果铬盐是无机化工的主要系列产品之一，在我国国民经济中约 15%的产品与铬化合物有关。 在铬盐和金属 Cr 生产过程中会产生大量铬渣，铬渣的长期堆放导致土壤和地下水受到严重污染，有些地区土壤中wCr（ ） 达到 142 9 759 mgkg,wCr（ T） Cr（ T）为总 Cr超过 10 000 mgkg1-2. Cr（ ） 已被确认为致癌物质，土壤和地下水中的 Cr（ ） 通过食物链进入人体，严重危害人体健康，因此 Cr 污染土壤的修复已经成为热点关注问题之一。针对 Cr 污染土壤地下水的处理方法主要有微生物修复3、淋洗处理4、植
2、物修复5、渗透反应格栅（ permeable reactive barrier,PRB）6-7和电动修复技术8-9等。 其中电动修复作为原位修复技术中的一种，具有高效、节能、适用范围广等特点，在国内外备受关注10-14. 对 Cr 污染土壤进行电动修复的研究多以试验配土为主，Cr（ ） 的去除率可以达到 90% 以上13. 也有研究14发现，在铬渣堆放场地受 Cr 污染土壤电动修复过程中，由于土壤中 Cr 含量高、碱性强，并且主要以沉淀态和残渣态 Cr 存在等方面的影响，土壤中 Cr（ T） 的去除率在 8. 7% 以下。 电动修复技术处理铬渣堆放场地受 Cr 污染土壤时处理效率较低，无法达到
3、理想的修复效果，结合实地受 Cr 污染土壤的污染特征，该研究以铬渣堆放场地受 Cr 污染土壤为研究对象，在前期研究14基础上提出酸化预处理-电动强化修复技术，分析不同条件下酸化-电动强化修复对土壤中 Cr 的去除效果，以及电动修复过程中不同形态 Cr 质量分数的变化，以期为提高 Cr 污染土壤电动修复的去除效果提供参考。1 材料与方法1. 1 试验装置和材料采用自行设计加工的电动修复装置（ 有机玻璃制作） ,分为中间的土壤室（ 30 cm 20 cm 10 cm） 和两端的阴、阳电极室（ 均为 10 cm 20 cm 10 cm） ,具体如图 1 所示。 所用乙酸、柠檬酸、KCl、乙酸、氢氧化
4、钠、浓硫酸、氢氟酸、高氯酸、浓硝酸均为分析纯。1. 2 样品来源及前处理土壤样品取自青岛某化工厂铬渣堆放场地，室外自然风干，剔除砂砾、碎石、植物等杂物，使用粉碎机（ ZN-08L 型小型粉碎机） 粉碎，过 0. 15 mm 筛，放在储物箱中待用。 土壤 pH 为 8. 6 10. 3,偏碱性，这是由于铬渣的主要成分为 Ca、Mg、Si、Al、Fe 等的碱性氧化物15-16,电导率为 6. 49 9. 33 mScm,饱和含水率42% . 污 染 场 地 部 分 区 域 土 壤 中 wCr （ T ） 和wCr（ ） 分别达到 6 612 16 898 mgkg 和 944 2 654 mgkg
5、,Cr 主要以 Cr（ ） 形态存在，相对于 Cr 配土修复试验11-13,铬渣堆放场地 Cr 污染土壤中wCr（ T） 明显较高。 采用改进的 BCR （ EuropeanCommunity Bureau of Reference） 三步提取法17-18进行形态分析，结果显示，铬渣污染土壤中可提取态、可还原提取态、可氧化态、残渣态 4 种形态 Cr 的质量所占比例分别为 19. 4%、1. 8%、21. 5%、57. 3%.1. 3 试验方法用乙酸和柠檬酸对土壤样品进行酸化处理，调节酸化时间以及酸浓度（ 以 c 计） ,研究酸化时间、酸浓度对 Cr 去除率的影响。 酸化强化电动修复铬渣污染土
6、壤试验方案如表 1 所示。将定量超纯水分别与乙酸、柠檬酸按一定比例混合配置酸溶液，倒入烘干冷却后的土壤样品中，使土壤含水率在 30% 左右，搅拌均匀，分别放置 1、5、10d. 将酸化后的土壤样品置于电动修复装置土壤室中，均衡24 h 后测定其 pH、含水率、电导率、wCr（ T） 、wCr（ ） ； 在阴、阳极电极室中加入 0. 1 molL 的KCl 溶液作为电解液。 将连接至数显电源的石墨电极插入 KCl 电解液中，在土壤两端施加 30 V 的直流电压，通电开始试验。 试验过程中，使用 pH 平衡控制系统分别向阴、阳极电极室滴加乙酸溶液和 NaOH 溶液，控制电解液 pH,使其呈弱酸性，
7、每 1 h 记录一次电流。 运行 10 d 后，分别收集阴、阳极电极室的电解液，测定其 pH、Cr（ T） 、Cr（ ） ； 将土壤进行十等分（ 30 cm 20 cm 10 cm） ,在每份土壤中心部位称取 200 g 烘干，测定其 pH、含水率、电导率、wCr（ T） 、wCr（ ） ，其中 mCr（ T） 、mCr（ ） 分别为 wCr（ T） 、wCr（ ） 与土壤质量的乘积。Cr（ ） 与 Cr（ T） 去除率的计算方法：式中： Re 为 Cr（ ） 或 Cr（ T） 的去除率，%; m0为电动修复前 Cr（ ） 或 Cr（ T） 的质量，g; m1为电动修复后Cr（ ） 或 Cr（
8、 T） 的质量，g.1. 4 分析方法根据文献20,阴、阳极电解液中 Cr（ ） 和Cr（ T） 分别采用二苯碳酰二肼分光光度法（ 722SP型分光光度计，上海棱光技术有限公司） 和原子吸收分光光度法AA-6300 型原子吸收分光光度计，岛津国际贸易（ 上海） 有限公司测定，其中，Cr（ ） 为Cr（ T） 与 Cr（ ） 之差。土壤样品 pH 使用 pH 计（ Mettler Toledo FE20型，瑞士梅特勒-托利多国际股份有限公司） 测定； 电导率采用电导率仪（ Mettler Toledo S230-K-CN 型，瑞士梅特勒-托利多国际股份有限公司） 测定； wCr（ ） 采用盐溶溶
9、液浸出-二苯碳酰二肼分光光度法测定； 将土壤样品经浓硫酸 + 氢氟酸 + 高氯酸 + 浓硝酸消解后，采用原子吸收分光光度法测定 wCr（ T） 。 采用改进的 BCR 三步提取法27-29进行形态分析，测定试验前、后土壤中不同形态 Cr 的质量分数及其所占比例。2 结果与讨论2. 1 乙酸组 Cr（ ） 与 Cr（ T） 的去除率将每部分土壤电动修复后 wCr（ ） 、wCr（ T） 与电动修复前 wCr（ ） 、wCr（ T） 的比值分别记作 R、RT. EK-01、EK-02、EK-03、EK-04 四组土壤的R、RT如图 2 所示。 由图 2 可见，R由阴极到阳极呈逐渐升高趋势，最靠近阳
10、极室段土壤 R大于 1,这是因为 Cr（ ） 在土壤中主要以含氧阴离子形式存在，在外加电场作用下，Cr（ ） 向阳极定向迁移聚集。 同样，RT由阴极到阳极也大致呈逐渐升高趋势，这主要是受 Cr（ ） 迁移规律的影响所致； Cr（ T） 的分布趋势较 Cr（ ） 更为复杂，土壤室中间部位及靠近阴极端均出现局部 RT较高，这是由于Cr（ ） 在电场作用下由阳极端向阴极端做固定迁移，而 Cr（ T） 的分布趋势则受 Cr（ ） 和 Cr（ ） 迁移的共同影响所致。电动 修 复 后 EK-01、EK-02、EK-03、EK-04 组wCr（ ） 平均值分别为 1 291、601、1 200、1 418
11、mgkg,wCr（ T） 平均值分别为 6 200、7 266、9 132、7 091 mgkg. EK-01 组电动修复后 Cr（ ） 的平均去除率仅为 19. 01%,明显低于配土电动修复试验中的90. 8%13,这是因为配土电动修复试验使用的土壤是由 Cr（ ） 溶液配置，在短时间内土壤中仅有少量的 Cr（ ） 转化为难以去除的沉淀态和残渣态，从而容易在电场作用下迁移出土壤； 而铬渣污染土壤理化性质复杂、污染物种类多样、Cr 形态复杂15-16,Cr 主要以难以去除的沉淀态和残渣态存在，在电场作用下也很难迁移。 使用乙酸酸化预处理后，EK-02、EK-03和 EK-04 组 Cr （ ）
12、 的 去 除 率 分 别 为 36. 33%、29. 22% 和 10. 34% ,EK-02、EK-03 与 EK-01 组相比增幅分别为 17. 00%和 10. 00%,由此证明，酸化预处理可以提高电动修复受 Cr 污染土壤中 Cr（ ） 的去除率。 EK-02、EK-03 和 EK-04 组 Cr（ T） 的去除率分别 为 7. 51%、13. 41% 和 10. 20%,与 EK-01 组（ 6. 23%） 相比均有所提高。 其中，EK-03 组 Cr（ T） 的去除 率 升 高 较 为 明 显，是 EK-01 组 的 2. 15 倍；c（ 乙酸） 最低的 EK-02 组 Cr（ T
13、） 的去除率提高效果较差，增幅仅为1. 28%. 乙酸组电动修复试验结果表明，酸化预处理-电动强化修复技术有助于提高 Cr 的去除率，该去除率的高低和 c（ 乙酸） 有关。 c（ 乙酸）过低会导致 Cr 的去除率提升效果不明显； 而c（ 乙酸）过高时，土壤颜色会发生改变（ 变红） ,土质较为蓬松，土壤理化性质改变较为明显。 试验结果显示，c（ 乙酸） 控制在 2. 85 5. 70 molL 较为适宜。 酸化预处理时，酸化可以较快达到平衡，所以与 c（ 乙酸） 相比，酸化时间对 Cr 的去除率影响不明显。与对照组相比，乙酸组 Cr（ ） 与 Cr（ T） 的去除率均有一定提高，主要原因是乙酸酸
14、化导致土壤中碳酸盐结合态 Cr 的释放，增加了土壤中 w（ 水溶态Cr） 、w（ 交换态 Cr） ,从而使更多的 Cr 在电动过程中被迁移出来。 由于铬渣污染土壤中含有大量的碳酸盐化合物导致其对土壤中 Cr 的吸附增强，在碳酸盐化合物表面形成碳酸盐结合态 Cr,使得土壤中 Cr 向难溶态转化21. 乙酸溶液与土壤混合过程中，会与土壤中的碳酸盐发生反应，致使大量碳酸盐被消耗掉； 同时，乙酸的加入会导致土壤 pH 下降，致使w（ 碳酸盐结合态 Cr） 降低w （ 碳酸盐结合态 Cr） 与pH 呈显着正相关，二者的共同作用导致土壤中碳酸盐结合态 Cr 向水溶态、交换态转变22,进而在电场作用下迁出土
15、壤。2. 2 柠檬酸组 Cr（ ） 与 Cr（ T） 的去除率电动修复后，EK-05、EK-06、EK-07 组 wCr（ ） 分别为 612、521 和 635 mgkg,wCr（ T） 分别为13 519、9 356 和 12 043 mgkg. 柠檬酸组每部分土壤的 R、RT如图 3 所示。由图 3 可见，柠檬酸电动修复后 R从阳极端到阴极端呈逐渐降低趋势，与配土修复试验及乙酸组电动修复试验中 Cr（ ） 向阳极迁移的规律相符合，说明 Cr（ ） 是以含氧阴离子的形式向阳极迁移。 其中，EK-06 组靠近阴极室附近土壤中 Cr（ ） 的去除率最高，为 87. 10%,靠近阳极室土壤中其去除率也接近 70. 00%. EK-05、EK-06、EK-07 组 Cr（ ） 的平均去除率分别为 76. 90%、77. 66%、73. 20%,与 EK-01（ 对照组） （ 19. 01% ） 相比均有大幅提升。 同时，柠檬酸组Cr（ ） 的去除率较乙酸组也有明显提高。柠檬酸组 RT最高值均出现在阴极室附近，这与配土电动修复试
