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1、2 污染环境的物理修复原理污染环境的物理修复原理本章重点内容几种主要物理修复技术的概念、原理和应用2.1 物理修复的概念及特点利用污染物与环境之间的各种物理特性的差异，利用污染物与环境之间的各种物理特性的差异，达到污染物从环境中去除、分离的目的。达到污染物从环境中去除、分离的目的。高效、快捷、积极、修复时间较短、操作简便、高效、快捷、积极、修复时间较短、操作简便、对周围环境干扰少，对污染物的性质和浓度不是很敏感。对周围环境干扰少，对污染物的性质和浓度不是很敏感。2.2 物理修复的技术类型原位物理修复异位物理修复物理分离修复、蒸汽浸提修复、固定/稳定化修复、电动力学修复及热力学修复。物理分离修复
2、工艺简单，费用低；工艺简单，费用低；初步的分选技术；初步的分选技术；减少待处理被污染物的体积；减少待处理被污染物的体积；优化以后的序列处理工作。优化以后的序列处理工作。借助物理手段将污染物分离开来的技术借助物理手段将污染物分离开来的技术概念特点可以根据物质的颗粒特性，如粒级、形状、密度或磁性，可以根据物质的颗粒特性，如粒级、形状、密度或磁性，可达到对污染物的分离。可达到对污染物的分离。物理分离修复原原 理理1. 粒径分离粒径分离根据颗粒直径分离固体，叫筛分或根据颗粒直径分离固体，叫筛分或过滤过滤2.水动力学分离水动力学分离流体的移动速度流体的移动速度3.密度（或重力）分离密度（或重力）分离重力
3、富集方式分离颗粒重力富集方式分离颗粒4. 脱水分离脱水分离 过滤、压滤、离心和沉淀等过滤、压滤、离心和沉淀等5. 泡沫浮选分离泡沫浮选分离需加入浮选剂需加入浮选剂基于矿物磁性的区别基于矿物磁性的区别6. 磁分离磁分离1. 粒径分离粒径分离干筛分湿筛分跳汰式湿筛分2.水动力学分离水动力学分离螺旋分级机3.密度（或重力）分离密度（或重力）分离振动筛4. 脱水分离脱水分离5. 泡沫浮选分离泡沫浮选分离物理分离修复技术应用铜矿浮选6. 磁分离磁分离磁选船/铁砂船蒸汽浸提修复可操作性强；可操作性强；处理污染物的范围宽；处理污染物的范围宽；可由标准设备操作；可由标准设备操作；不破坏土壤结构以及对回收利用不
4、破坏土壤结构以及对回收利用废物有潜在价值。废物有潜在价值。通过降低土壤空隙蒸气压，把土壤中的污通过降低土壤空隙蒸气压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术。染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术。概念特点蒸汽浸提修复原 理在污染环境中引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在气压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤的过程。蒸汽浸提修复的原理原位土壤蒸汽浸提技术原位土壤蒸汽浸提技术异位土壤蒸汽浸提技术异位土壤蒸汽浸提技术蒸汽浸提修复的原理原位操作简单，对周围环境干扰少；非常有效地去除VOCs；能较多地处理受污染的土壤；系统容易安装和转移；容易与其他技术组合使
5、用。污染物的挥发特性污染物的挥发特性土壤结构对气流的渗透特性土壤结构对气流的渗透特性能否采用蒸汽浸提技术？能否采用蒸汽浸提技术？蒸汽浸提修复的应用主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复。主要用于挥发性有机卤代物和非卤代物的修复。优点：（1）应用广，轻组分和重组分有机物均可；（2）与原位气相抽提技术相比，运行费用降低较多（主要是尾气的处理成本）缺点:时间还是较长，受土著微生物活性影响大。固定/稳定后修复需要固定剂需要固定剂/ /稳定剂，无需破坏无机物稳定剂，无需破坏无机物质，但可能改变有机物质的性质；质，但可能改变有机物质的性质；可与其他技术联用，并可能增加污染可与其他技术联用，并可能增加污染
6、物的总体积；物的总体积；应有利于后续处理；应有利于后续处理；现场需安装全部或部分设施。现场需安装全部或部分设施。防止或降低污染土壤释放有害化学物质过程防止或降低污染土壤释放有害化学物质过程概念特点固化/稳定化修复的原理异位异位原位原位固化和稳定化技术处理的一般步骤：固化和稳定化技术处理的一般步骤：中和过量的酸度；中和过量的酸度；破坏金属配合物；破坏金属配合物；控制金属的氧化还原状态；控制金属的氧化还原状态；转化为不溶性的稳定形态；转化为不溶性的稳定形态；采用固化剂形成稳定的固体形态物质。采用固化剂形成稳定的固体形态物质。异位固化/稳定化常用于处理无机物污染物质；原位固化/稳定化常用于修复金属污
7、染的介质。固化/稳定化修复的应用玻玻璃璃化化修修复复最早用于核废物以及其他放射性物质最早用于核废物以及其他放射性物质的处理；的处理；利用热能或高温条件，使污染的介质成为利用热能或高温条件，使污染的介质成为玻璃产品或玻璃状物质，而使其中的污染物玻璃产品或玻璃状物质，而使其中的污染物被固定不再释放的过程。被固定不再释放的过程。概念特点玻璃化修复技术分类原位异位热力学修复高温（约高温（约10001000）原位加热修复技术；）原位加热修复技术；低温（约低温（约100 ）原位加热修复技术和原位电磁）原位加热修复技术和原位电磁波加热技术。波加热技术。利用热传导或辐射实现对污染环境的修复。利用热传导或辐射实
8、现对污染环境的修复。概念热力学修复的原理高温原位加热修复热力学修复的原理低温原位加热修复利用蒸汽井加热，包括蒸汽注射钻头、热水浸泡或者依靠电阻加热产生蒸汽加热（如六段加热），可以将土壤加热到100 。低温电磁波加热修复利用发射器发射的无线电波中的电磁能量进行加热，过程无需土壤的热传导，电磁能量通过埋在钻孔中的电极导入土壤介质。热力学修复的应用有半挥发性的卤代有机物和非卤代有机物；多氯联苯；密度较高的非水质的液体有机物电动力学修复低渗透性土壤；低渗透性土壤；大部分无机污染物；大部分无机污染物；放射性物质；放射性物质；吸附性较强的有机物。吸附性较强的有机物。从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、从饱和
9、土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金属、有机物的过程。沉积物中分离提取重金属、有机物的过程。概念应用范围电动力学修复的原理原理类似电池。通过电化学和电动力学的复合作用，土壤中的带电颗粒在电场内定向移动，土壤污染物在电极附近富集或者被收集回收。主要涉及电迁移、电渗析、电泳和酸性迁移4种电动力学过程。电动力学修复详解电动力学修复详解一种新兴原位物理修复技术，从饱和土壤层、不饱和土壤层、污泥、沉积物中分离提取重金属、有机物的技术。原理：原理：类似电池，利用插入介质中的两个电极在污染介质两端加上低压直流电场，在低强度直流电作用下，水溶的或吸附土壤颗粒物表层的污染物根据自身电荷的不同而向不同
10、的电极方向运动。阳极附近的酸向介质的毛细孔移动，打破污染物与介质的结合健，同时大量的水以电渗透方式在介质中流动，土壤介质毛细孔中的液体也被带到阳极附近，这样将溶解到介质溶液中的污染物吸收至土壤上层得以去除。电动力学修复的原理电迁移电渗析电泳酸性迁移电动力学修复的原理主要影响因素：土壤类型和性质；电压和电流；电极材料。电动力学修复的应用1、去除重金属污染、去除重金属污染在施加直流电场后，带正电荷的重金属离子开始向阳极在施加直流电场后，带正电荷的重金属离子开始向阳极迁移，其迁移速度比同方向流动的电渗析流快得多。迁移，其迁移速度比同方向流动的电渗析流快得多。金属离子的迁移速率与离子半径有关。离子尺寸
11、愈小，金属离子的迁移速率与离子半径有关。离子尺寸愈小，迁移速率愈快。迁移速率愈快。Na K Ca NiNa K Ca Ni电动力学修复的应用2、去除有机物、去除有机物这种方法适用于吸附性较强的有机物。这种方法适用于吸附性较强的有机物。pHpH值对去除极性有机物的影响比较大。值对去除极性有机物的影响比较大。最新的发展趋向是将电动力学技术与其他技术相结合，最新的发展趋向是将电动力学技术与其他技术相结合，强化电动力学修复。强化电动力学修复。电动力学修复的应用2、去除有机物、去除有机物电动力学技术与现场生物修复技术优化组合，用以现场电动力学技术与现场生物修复技术优化组合，用以现场降解和去除土壤和地下水中的有机污染物。降解和去除土壤和地下水中的有机污染物。电动力学修复的应用2、去除有机物、去除有机物电动力学生物强化修复原理示意图电动力学生物强化修复原理示意图
