《土壤污染化学修复.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土壤污染化学修复.pptx（84页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1土壤污染化学修复土壤污染化学修复主要方法主要方法化学淋洗技术化学淋洗技术化学固定技术化学固定技术溶剂浸提技术溶剂浸提技术化学氧化修复技术化学氧化修复技术化学还原与还原脱氯修复技术化学还原与还原脱氯修复技术土壤性能改良技术土壤性能改良技术第1页/共84页一一 化学淋洗技术化学淋洗技术 化学淋洗技术（化学淋洗技术（soil leaching and soil leaching and flushing/washingflushing/washing）是指借助能促进土壤环境中）是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清洗液
2、，将其注入到被污染土层中，然后把包动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理技术。和污水处理技术。第2页/共84页 在操作上又分为原位化学淋洗和异位化学清洗技术。原位在操作上又分为原位化学淋洗和异位化学清洗技术。原位化学淋洗时，淋洗液用量以到达植物根部以下而不到地下化学淋洗时，淋洗液用量以到达植物根部以下而不到地下水为宜，以免污染地下水。水为宜，以免污染地下水。为提高淋洗液的洗脱效率，需要在淋洗液中加入一些能增为提高淋洗液的洗脱效率，需要在淋洗液中加入一些能增大污染物水溶性和迁移性的化学助剂。通常选择
3、价格低廉、大污染物水溶性和迁移性的化学助剂。通常选择价格低廉、可生物降解、不易造成土壤污染的化学物质可生物降解、不易造成土壤污染的化学物质.第3页/共84页化学淋洗技术的关键步骤化学淋洗技术的关键步骤淋洗剂的筛选淋洗剂的筛选土壤因素影响分析土壤因素影响分析淋洗条件的优化淋洗条件的优化(淋洗时间、水土比、淋洗液组合等）淋洗时间、水土比、淋洗液组合等）第4页/共84页淋洗剂的筛选淋洗剂的筛选无机淋洗剂无机淋洗剂酸、碱、盐等无机化合物相对其它淋洗剂具有成本较低酸、碱、盐等无机化合物相对其它淋洗剂具有成本较低,效果好效果好,作用作用速度快等优点。速度快等优点。其作用机制主要是通过酸解、络合或离子交换作
4、用来破坏土壤表面官其作用机制主要是通过酸解、络合或离子交换作用来破坏土壤表面官能团与重金属形成的络合物能团与重金属形成的络合物,从而将重金属交换解吸下来从而将重金属交换解吸下来,进而从土壤进而从土壤溶液中溶出。溶液中溶出。TampourisTampouris等通过土等通过土柱实验柱实验,研究了以研究了以HCl+CaClHCl+CaCl2 2 溶液作为淋洗剂去溶液作为淋洗剂去除污染土壤中的重金属。结果表明除污染土壤中的重金属。结果表明,该淋洗剂对该淋洗剂对Pb Pb 的去除率为的去除率为94%,94%,对对Zn Zn 的去除率为的去除率为78%,78%,对对Cd Cd 的去除率为的去除率为70%
5、,70%,证明证明HCl HCl 和和CaClCaCl2 2 溶液溶液配合使用对修复重金属污染土壤是非常有效的。配合使用对修复重金属污染土壤是非常有效的。Alam Alam 等通过等通过批处理实批处理实验验研究了磷酸盐对土壤中砷的去除率研究了磷酸盐对土壤中砷的去除率,表明磷酸盐对铁铝结合态的砷有表明磷酸盐对铁铝结合态的砷有较高的去除率较高的去除率,去除率可以达到去除率可以达到40%40%以上以上,而对于残余态的砷无明显效而对于残余态的砷无明显效果。果。第5页/共84页 酸淋洗剂一般对重金属的去除效果好酸淋洗剂一般对重金属的去除效果好,但其使用带来的负但其使用带来的负面影响也是相当严重。面影响也
6、是相当严重。由于土壤中重金属的溶解主要受由于土壤中重金属的溶解主要受pHpH值控制值控制,被酸化土壤的被酸化土壤的pH pH 值只有值只有达到一定程度达到一定程度,通常通常pH 3 pH 3 或或4 4 时时,大部分重金属才以离子形态存在大部分重金属才以离子形态存在,但过高的酸度会严重地破坏土壤的理化性质但过高的酸度会严重地破坏土壤的理化性质,使大量土壤养分淋失使大量土壤养分淋失,并严重破坏土壤微团聚体结构并严重破坏土壤微团聚体结构其自身的性质使其无法再利用其自身的性质使其无法再利用同时在淋洗过程中还会产生大量废液同时在淋洗过程中还会产生大量废液,增加后处理成本。增加后处理成本。第6页/共84
7、页人工螯合剂人工螯合剂 常用的螯合剂大致可分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。常用的螯合剂大致可分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。人工螯合剂包括人工螯合剂包括:乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸(EDTA)(EDTA)、羟乙基替乙二胺三乙酸、羟乙基替乙二胺三乙酸(HEDTA)(HEDTA)、二乙基三乙酸、二乙基三乙酸(NTA)(NTA)、乙二醇双四乙酸、乙二醇双四乙酸(EGTA)(EGTA)、乙二胺、乙二胺二乙酸二乙酸(EDDHA)(EDDHA)、环已烷二胺四乙酸、环已烷二胺四乙酸(CDTA)(CDTA)等。等。天然有机螯合剂包括天然有机螯合剂包括:柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸组氨酸以及其他柠檬酸、苹果酸、丙
8、二酸、乙酸组氨酸以及其他类型天然有机物质等。类型天然有机物质等。l l螯合剂的作用机理就是首先通过螯合作用螯合剂的作用机理就是首先通过螯合作用,将吸附在土壤颗粒及胶体表将吸附在土壤颗粒及胶体表面重金属离子解络下来然后在利用自身强的螯合作用和重金属离子形面重金属离子解络下来然后在利用自身强的螯合作用和重金属离子形成强的螯合体成强的螯合体,从土壤中分离出来。如从土壤中分离出来。如EDTA EDTA 等人工合成的有机螯合剂等人工合成的有机螯合剂能在很宽的能在很宽的pH pH 范围内与大部分金属特别是过渡金属形成稳定的复合物范围内与大部分金属特别是过渡金属形成稳定的复合物,不仅能解吸被土壤吸附的金属不
9、仅能解吸被土壤吸附的金属,也能溶解不溶性的金属化合物也能溶解不溶性的金属化合物,现以证现以证明明EDTA EDTA 是有效的螯合提取剂。是有效的螯合提取剂。第7页/共84页表面活性剂表面活性剂在淋洗液中添加表面活性剂能提高对有机物污染在淋洗液中添加表面活性剂能提高对有机物污染土壤的处理效果土壤的处理效果表面活性剂作为重金属的去除试剂是近几年才发表面活性剂作为重金属的去除试剂是近几年才发展起来的新技术。近年来发现一些表面活性剂对展起来的新技术。近年来发现一些表面活性剂对重金属也有很好的洗脱效果。重金属也有很好的洗脱效果。同时同时,在有重金属存在的情况下，表面活性剂本身在有重金属存在的情况下，表面
10、活性剂本身在土壤中的吸附较弱。因此，表面活性剂已被用在土壤中的吸附较弱。因此，表面活性剂已被用作去除重金属的助剂。作去除重金属的助剂。第8页/共84页化学淋洗对污染土壤的修复因土壤类型不同而略有差别。化学淋洗对污染土壤的修复因土壤类型不同而略有差别。对于砂质壤土对于砂质壤土,由于其粘性较差由于其粘性较差,不易强烈吸附污染物不易强烈吸附污染物,一一般只需初步淋洗即可。但是对于粘性较强的壤土和粘土般只需初步淋洗即可。但是对于粘性较强的壤土和粘土,由由于容易吸附污染物于容易吸附污染物,在进行初步淋洗之后在进行初步淋洗之后,还必须进一步修还必须进一步修复处理。复处理。土壤因素影响分析第9页/共84页淋
11、洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、淋洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、pHpH值、清值、清洗剂与金属的浓度比、土壤性质、泥浆稠度等有关。洗剂与金属的浓度比、土壤性质、泥浆稠度等有关。如在沙质黏土中，含低浓度有机物时，焦磷酸钠比如在沙质黏土中，含低浓度有机物时，焦磷酸钠比EDTAEDTA对对铅有更好的提取效果铅有更好的提取效果;当有机物浓度提高时则相反。如对当有机物浓度提高时则相反。如对CrCr污染的土壤，酸溶液效果较好，而对于污染的土壤，酸溶液效果较好，而对于Zn,PbZn,Pb等重金属等重金属污染的土壤，碱溶液是好的冲洗助剂。同时必须考虑土壤污染的土壤，碱溶液是好的冲洗助剂。同时
12、必须考虑土壤基质，如在酸性基质，如在酸性EDTAEDTA淋洗液处理石灰质土壤时，碳酸钙质淋洗液处理石灰质土壤时，碳酸钙质土壤同时被溶解，大多数的土壤同时被溶解，大多数的EDTAEDTA被消耗。被消耗。第10页/共84页 淋洗法/淋洗-提取法具有方法简便、成本低、处理量大、见效快等优点，适用于大面积、重度污染的治理。特别适用于轻质土、和砂质土，但对渗透系数很低的土壤效果不好。第11页/共84页影响化学淋洗的主要因影响化学淋洗的主要因素素土壤质地土壤质地如不同质地的土壤对重金属的结合力大小不同，一般地粘如不同质地的土壤对重金属的结合力大小不同，一般地粘土比砂土对重金属离子有更强的结合力，使得结合在
13、土壤土比砂土对重金属离子有更强的结合力，使得结合在土壤颗粒上的重金属难于解吸下来，从而影响重金属的淋洗效颗粒上的重金属难于解吸下来，从而影响重金属的淋洗效率。率。对有机物，土壤中粉砂和粘土含量较高时对有机物，土壤中粉砂和粘土含量较高时,土壤比表面积较土壤比表面积较大大,对污染具有强烈吸附作用对污染具有强烈吸附作用,会大大降低污染物的溶出效会大大降低污染物的溶出效率率,一般土壤中粉砂和粘土含量超过一般土壤中粉砂和粘土含量超过20%20%30%30%时时,不再适不再适合化学淋洗。合化学淋洗。第12页/共84页土壤中有机质含量土壤中有机质含量土壤有机质的含量与污染物的吸附量成正比土壤有机质的含量与污
14、染物的吸附量成正比,土壤有机质含量较高时不利土壤有机质含量较高时不利于污染物的去除。如土壤中的有机物质特别是腐殖质对土壤中的重金属于污染物的去除。如土壤中的有机物质特别是腐殖质对土壤中的重金属有比较强的鳌合作用，这种鳌合作用的强弱和重金属鳌合物在淋洗剂中有比较强的鳌合作用，这种鳌合作用的强弱和重金属鳌合物在淋洗剂中的可溶性对土壤中重金属的淋洗有比较大的影响。的可溶性对土壤中重金属的淋洗有比较大的影响。土壤阳离子交换容量土壤阳离子交换容量一般土壤阳离子交换容量越大，上壤胶体对重金属阳离子吸附能力也就一般土壤阳离子交换容量越大，上壤胶体对重金属阳离子吸附能力也就越大，从而增加重金属从土壤胶体上解吸
15、下来的难度。所以阳离子交换越大，从而增加重金属从土壤胶体上解吸下来的难度。所以阳离子交换容量大的土壤不适合用化学淋洗技术修复。容量大的土壤不适合用化学淋洗技术修复。第13页/共84页污染物的种类及含量污染物的种类及含量石油类污染物从土壤中洗出的难易程度与其性质、浓度及老化时间密石油类污染物从土壤中洗出的难易程度与其性质、浓度及老化时间密切相关对原油来说切相关对原油来说,其组分比较复杂其组分比较复杂,各组分与土壤结合的紧密程度不各组分与土壤结合的紧密程度不同同,去除的难易程度也不尽相同去除的难易程度也不尽相同,一般胶质和沥青质等成分较难洗出一般胶质和沥青质等成分较难洗出,因而胶质和沥青质含量较高
16、的稠油则较难去除因而胶质和沥青质含量较高的稠油则较难去除;柴油也有类似情况柴油也有类似情况,有有研究表明柴油中研究表明柴油中C C11111414的部分较易去除的部分较易去除,C,C15151919的部分相对难于去除的部分相对难于去除,C C20202222的部分则很难去除的部分则很难去除不同的重金属与土壤矿物质的结合力大小不同，从而影响它们的淋洗，不同的重金属与土壤矿物质的结合力大小不同，从而影响它们的淋洗，另外，另外，wasaywasay等认为相对低的重金属含量使得重金属与土壤颗粒物质等认为相对低的重金属含量使得重金属与土壤颗粒物质结合得更紧，从而降低了重金属的淋洗效果。结合得更紧，从而降
17、低了重金属的淋洗效果。第14页/共84页污染物在土壤中存在形态如重金属元素常常以不同的形态存在于土壤中，各种不同形态的重金属如重金属元素常常以不同的形态存在于土壤中，各种不同形态的重金属具有不同的迁移能力和可解吸性。一般地可交换态、碳酸盐结合态重具有不同的迁移能力和可解吸性。一般地可交换态、碳酸盐结合态重金属容易被淋洗剂从土壤中萃取出来，而铁锰氧化物结合态和残留态金属容易被淋洗剂从土壤中萃取出来，而铁锰氧化物结合态和残留态重金属不易被淋洗出来。重金属不易被淋洗出来。所选淋洗剂的种类表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身性质的影响表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身
18、性质的影响,对于同一种有机污染物对于同一种有机污染物,不同表面活性剂的不同表面活性剂的Kmc Kmc 值（有机物的分配系值（有机物的分配系数）相差不大数）相差不大,都与该有机污染物的都与该有机污染物的KowKow（有机物的辛醇（有机物的辛醇-水分配系数）水分配系数）在同一数量级。在同一数量级。各种淋洗剂对重金属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同，各种淋洗剂对重金属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同，这些都会影响到淋洗剂对重金属的淋洗效率。一般地具有强的鳌合作这些都会影响到淋洗剂对重金属的淋洗效率。一般地具有强的鳌合作用或具有强酸性的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。用或具有强
19、酸性的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。第15页/共84页淋洗液的浓度对于淋洗试剂浓度来说对于淋洗试剂浓度来说,污染物的去除效率通常随淋洗试剂污染物的去除效率通常随淋洗试剂浓度增大而提高浓度增大而提高,并在达到某一定值后趋于稳定并在达到某一定值后趋于稳定不同淋洗剂对不同土壤中不同的重金属的萃取有不同的最合不同淋洗剂对不同土壤中不同的重金属的萃取有不同的最合适浓度，在此浓度下能取得高的重金属去除效率和低的淋洗适浓度，在此浓度下能取得高的重金属去除效率和低的淋洗剂消耗量，这个最合适浓度需要通过实验手段取得。剂消耗量，这个最合适浓度需要通过实验手段取得。第16页/共84页淋洗时间淋洗时间当到达一定
20、的淋洗时间后，继续的淋洗对淋洗效当到达一定的淋洗时间后，继续的淋洗对淋洗效果的提高可能是无效或者效果不明显的，所以每果的提高可能是无效或者效果不明显的，所以每一次淋洗都有一个最佳的萃取时间。在最佳淋洗一次淋洗都有一个最佳的萃取时间。在最佳淋洗时间以内，随着淋洗时间的加长，淋洗效率一般时间以内，随着淋洗时间的加长，淋洗效率一般都有明显的提高。都有明显的提高。土壤中石油类污染物的去除效率一般随时间增加土壤中石油类污染物的去除效率一般随时间增加而提高而提高,并在达到某一定值后趋于稳定。淋洗时间并在达到某一定值后趋于稳定。淋洗时间不宜过长不宜过长,一般选在一般选在202060 min 60 min 之
21、间较为适宜之间较为适宜,过过长的淋洗时间一方面会增加淋洗费用长的淋洗时间一方面会增加淋洗费用,另一方面有另一方面有可能使油水形成乳化液可能使油水形成乳化液,不利于后续淋洗废液的处不利于后续淋洗废液的处理和回用理和回用第17页/共84页pHpH值值淋洗液的淋洗液的pHpH值影响到鳌合剂和重金属的鳌合平衡以及重金属在土壤颗粒上值影响到鳌合剂和重金属的鳌合平衡以及重金属在土壤颗粒上的吸附状态，从而对重金属的萃出有一定的影响。一般低的的吸附状态，从而对重金属的萃出有一定的影响。一般低的pHpH值由于具值由于具有高的酸度，使得重金属更容易被解吸下来。有高的酸度，使得重金属更容易被解吸下来。淋洗温度淋洗温
22、度淋洗温度对土壤中石油类污染物的去除效率影响很大淋洗温度对土壤中石油类污染物的去除效率影响很大,升高温度一般可以升高温度一般可以大大提高污染物的去除率大大提高污染物的去除率,原因是升高温度可以使油膜在土壤表面的粘附原因是升高温度可以使油膜在土壤表面的粘附能力减弱能力减弱,降低油的粘度降低油的粘度,增加油的流动性增加油的流动性,促使淋洗试剂与污染物充分作促使淋洗试剂与污染物充分作用。淋洗温度的选取要合适用。淋洗温度的选取要合适,过小不利于石油类污染物的去除过小不利于石油类污染物的去除,过大则能过大则能耗较高而增加成本耗较高而增加成本,通常淋洗温度选在通常淋洗温度选在505080 80 之间较为适
23、宜。之间较为适宜。第18页/共84页液固比液固比是指淋洗液与污染土壤的质量比液固比是指淋洗液与污染土壤的质量比,提高液固比一般提高液固比一般会提高污染物的去除率会提高污染物的去除率,原因是提高液固比相当于提高了原因是提高液固比相当于提高了单位质量污染土壤所加入的淋洗液的量。液固比的选取要单位质量污染土壤所加入的淋洗液的量。液固比的选取要合适合适,过小不利于搅拌过小不利于搅拌,过大则会增加设备的负荷量过大则会增加设备的负荷量,同时同时也大大增加淋洗试剂的消耗量和废液产生量也大大增加淋洗试剂的消耗量和废液产生量,通常液固比通常液固比在在4141201 201 之间比较合适之间比较合适,对于较难修复
24、的稠油和沥对于较难修复的稠油和沥青砂污染土壤宜于选择较大的液固比。青砂污染土壤宜于选择较大的液固比。第19页/共84页讨讨 论论 化学淋洗技术修复土壤的优缺点第20页/共84页l l高效的多元复配淋洗剂的开发和淋洗剂之间协同作用机理 l l淋洗剂对土壤和水环境的破坏和污染问题l l废液的处理问题l l实验室研究到工程应用l l新技术的开发第21页/共84页实例一实例一重金属污染土壤化学重金属污染土壤化学萃取修复技术影响因萃取修复技术影响因素分析素分析第22页/共84页实验土样实验土样:原样分别取自湖南省永州铅锌铜矿和衡阳原样分别取自湖南省永州铅锌铜矿和衡阳车江铜矿选矿尾砂污染带车江铜矿选矿尾砂
25、污染带.取回的土样避光风干后取回的土样避光风干后,去除杂物去除杂物,碾碎碾碎,过过100100目尼龙目尼龙筛筛,混均装瓶混均装瓶.另外分别取另外分别取125g125g风干的两土壤原样各风干的两土壤原样各3 3份于份于500mL500mL的锥的锥形瓶中形瓶中,分别加入分别加入0.5g,1.5g,2.5g0.5g,1.5g,2.5g腐殖酸后腐殖酸后,加入蒸馏加入蒸馏水浸没土样水浸没土样,在振荡器上振荡在振荡器上振荡1h1h后后,取出静置一周后倒取出静置一周后倒出风干出风干,与前面相同制成样品装瓶与前面相同制成样品装瓶,分别标记为分别标记为YZ1,YZ2,YZ3,CJ1,CJ2YZ1,YZ2,YZ3
26、,CJ1,CJ2和和CJ3CJ3备用备用.第23页/共84页 以4种试剂作为萃取剂0.05M EDTA0.05M乙二酸(OA)0.05M柠檬酸(CA)0.05M柠檬酸+0.05M鼠李糖脂混合试剂(CAR)第24页/共84页第25页/共84页 化学萃取实验称取化学萃取实验称取1.001.00制备的制备的8 8个土样放入个土样放入250mL250mL高密度聚乙烯瓶中高密度聚乙烯瓶中,分别加入分别加入50mL0.05M50mL0.05M的的EDTA,OA,CAEDTA,OA,CA和和CARCAR后后,放在振荡器上不间断地振荡放在振荡器上不间断地振荡6h.6h.振荡完毕后振荡完毕后,把每个试样中的液体
27、部分用高速离心器把每个试样中的液体部分用高速离心器在在15000r/min15000r/min的转速下每个试样离心分离的转速下每个试样离心分离30min,30min,取分取分离的上清液离的上清液,用原子吸收分光光度法用原子吸收分光光度法(AAS)(AAS)测量重金属测量重金属Pb,Cd,CuPb,Cd,Cu和和ZnZn含量含量.计算每克土中各重金属的被萃出量计算每克土中各重金属的被萃出量,与土样中该重与土样中该重金属的全量比较金属的全量比较,计算出各重金属的萃取效率计算出各重金属的萃取效率.第26页/共84页第27页/共84页 Case 2 Acid washing and stabiliza
28、tion of an Acid washing and stabilization of an artificial arsenic-contaminated artificial arsenic-contaminated soilsoil 第28页/共84页Materials and methods Soil sampleSoil sample soilsoil was collected from horizon A of a forest land in Ibaraki,was collected from horizon A of a forest land in Ibaraki,Ja
29、pan.Japan.The chemical composition was 43.7%SiOThe chemical composition was 43.7%SiO2 2,1.4%TiO,1.4%TiO2 2,22.0%,22.0%AlAl2 2OO3 3,12.2%Fe,12.2%Fe2 2OO3 3,0.3%MnO,0.9%MgO,1.5%CaO,0.7%,0.3%MnO,0.9%MgO,1.5%CaO,0.7%NaNa2 2O,0.9%KO,0.9%K2 2O,0.3%PO,0.3%P2 2OO5 5，5.6%H5.6%H2 2O,and 8.0%organic O,and 8.0%
30、organic carbon.carbon.The total arsenic content of the soil was found to be 37.8 The total arsenic content of the soil was found to be 37.8 mmol/kg,or 2830 mg/kg.mmol/kg,or 2830 mg/kg.第29页/共84页Results and discussion n n1.Acid washing 1.Acid washing n nFig.1.Extraction Fig.1.Extraction of arsenic fro
31、m of arsenic from artificially artificially contaminated soil contaminated soil by various by various common acids as common acids as a function of acid a function of acid concentrationconcentration.第30页/共84页n n2.Kinetic study2.Kinetic study Fig.2.Kinetics of Fig.2.Kinetics of arsenic extraction ars
32、enic extraction and dissolution ofand dissolution of soil components soil components for washing for washing with 9.4%with 9.4%phosphoric acid.phosphoric acid.第31页/共84页n nFig.3.Kinetics Fig.3.Kinetics of arsenic of arsenic extraction and extraction and dissolution of dissolution of soil soil compone
33、nts for components for washing with washing with 11%H11%H2 2SOSO4 4.第32页/共84页二二 化学固定化学固定 化学固定是在土壤中加入化学试剂或化学材料，并化学固定是在土壤中加入化学试剂或化学材料，并利用它们与重金属之间形成不溶性或移动性差、毒性小的利用它们与重金属之间形成不溶性或移动性差、毒性小的物质而降低其在土壤中的生物有效性，减少其向水体和植物质而降低其在土壤中的生物有效性，减少其向水体和植物及其它环境单元的迁移，实现污染土壤的化学修复方法物及其它环境单元的迁移，实现污染土壤的化学修复方法。第33页/共84页化学固定技术的
34、关键步骤化学固定技术的关键步骤固定剂的筛选固定剂的筛选土壤因素影响分析土壤因素影响分析条件的优化条件的优化第34页/共84页固定剂固定剂到目前为止，已有大量的改良材料，包括有多种金属氧化到目前为止，已有大量的改良材料，包括有多种金属氧化物、黏土矿物、有机质、高分子聚合材料、生物材料等被物、黏土矿物、有机质、高分子聚合材料、生物材料等被应用。利用它们能够吸附或络合重金属、改变土壤介质的应用。利用它们能够吸附或络合重金属、改变土壤介质的酸度等性质，并根据重金属的种类、土壤理化性质、气候酸度等性质，并根据重金属的种类、土壤理化性质、气候条件、耕作制度的不同而被分别用于重金属在土壤中的固条件、耕作制度
35、的不同而被分别用于重金属在土壤中的固定。定。最典型的可分为有机、无机和有机最典型的可分为有机、无机和有机-无机复合无机复合3 3 种类型种类型.第35页/共84页第36页/共84页第37页/共84页第38页/共84页第39页/共84页不同固化剂固定重金属的机理不同不同固化剂固定重金属的机理不同.如施用石灰主要通过重金属自身的水解反应及其与如施用石灰主要通过重金属自身的水解反应及其与碳酸钙的共沉淀反应机制降低土壤中重金属的移动碳酸钙的共沉淀反应机制降低土壤中重金属的移动性性;如沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体如沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体,含有大量的三维晶体结构、很强的离子交
36、换能力及含有大量的三维晶体结构、很强的离子交换能力及独特的分子结构独特的分子结构(具有骨架状的特殊构造具有骨架状的特殊构造),),从而通从而通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有效性效性,如向土壤添加富含如向土壤添加富含Fe/MnFe/Mn氧化物的物料氧化物的物料,Fe/Mn,Fe/Mn氧化氧化物能专性吸附重金属物能专性吸附重金属,使其生物有效性降低使其生物有效性降低;第40页/共84页 对于土壤环境中重金属离子的固定,可以从以下3 个普遍性的原理进行描述:其一其一,是在高是在高pH pH 值条件下产生固定值条件下产生固定,形成难溶性的复合物
37、形成难溶性的复合物,使金属离子难以向地下水淋溶使金属离子难以向地下水淋溶;其二其二,是在固定过程中金属离子被整合到粘性复是在固定过程中金属离子被整合到粘性复合体的晶体结构中合体的晶体结构中,使其很难被溶解和渗滤使其很难被溶解和渗滤;其三其三,是金属离子被截留在粘性复合体低渗透性的基质中是金属离子被截留在粘性复合体低渗透性的基质中.第41页/共84页第42页/共84页讨讨 论论 化学固定技术修复土壤的优缺点第43页/共84页固定在土壤中的重金属在环境条件发生改变时，仍然可固定在土壤中的重金属在环境条件发生改变时，仍然可以从土壤中释放出来，变成生物有效形态。以从土壤中释放出来，变成生物有效形态。固
38、定剂的使用将在一定程度上改变土壤结构，同时对土固定剂的使用将在一定程度上改变土壤结构，同时对土壤微生物也可能产生一定影响壤微生物也可能产生一定影响.进一步发展稳定性好，对土壤结构影响小的固定剂将是进一步发展稳定性好，对土壤结构影响小的固定剂将是十分重要的十分重要的第44页/共84页3.3.原位化学氧化修复技术原位化学氧化修复技术3.1 3.1 3.1 3.1 原位化学氧化修复技术原位化学氧化修复技术原位化学氧化修复技术原位化学氧化修复技术（in-situin-situ chemical chemical oxidationoxidation）主要是通过掺进土壤中的化学氧化剂与污染主要是通过掺进
39、土壤中的化学氧化剂与污染物所产生的氧化反应，达到使污染物降解或转化为低毒、物所产生的氧化反应，达到使污染物降解或转化为低毒、低移动性产物的一项污染土壤修复技术。低移动性产物的一项污染土壤修复技术。In situ In situ chemical oxidationchemical oxidation is one of several is one of several innovative technologies that show promise in innovative technologies that show promise in destroying or degrading
40、 an extensive variety of destroying or degrading an extensive variety of hazardous wastes in ground water,sediment,and soil.hazardous wastes in ground water,sediment,and soil.The oxidants used are readily available,and treatment The oxidants used are readily available,and treatment time is usually m
41、easured in months rather than years,time is usually measured in months rather than years,making the process economically feasible.making the process economically feasible.第45页/共84页第46页/共84页第47页/共84页第48页/共84页n n3.2 3.2 主要修复污染物：主要修复污染物：In situ In situ chemical oxidation is being chemical oxidation is
42、being used for ground water,sediment,and soil remediation.It can used for ground water,sediment,and soil remediation.It can be applied to be applied to a variety of soil types and sizesa variety of soil types and sizes(silt and clay).It (silt and clay).It is used to treat volatile organic chemicals(
43、VOCs)and is used to treat volatile organic chemicals(VOCs)and benzene,toluene,ethylbenzene,and xylene(BTEX)as well as benzene,toluene,ethylbenzene,and xylene(BTEX)as well as semi-volatile organic chemicals(SVOCs)including pesticides,semi-volatile organic chemicals(SVOCs)including pesticides,polycycl
44、ic aromatic hydrocarbons(PAHs),and polychlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs),and polychlorinated biphenyls(PCBs).biphenyls(PCBs).n n3.3 3.3 主要的氧化剂：主要的氧化剂：The oxidants applied in this process are The oxidants applied in this process are typically hydrogen peroxide(typically hydrogen pero
45、xide(H H 2 2 O O 2 2),potassium permanganate),potassium permanganate(KMnOKMnO4 4),),ozoneozone,or,to a lesser extent,dissolved oxygen(,or,to a lesser extent,dissolved oxygen(DODO).).第49页/共84页第50页/共84页向破碎土壤填充向破碎土壤填充KMnOKMnO4 4的两个的两个水平井水平井 用搅动加入系统向土壤渗透用搅动加入系统向土壤渗透H H2 2O O2 2和和KMnOKMnO4 4氧化剂的分散技术氧化剂的分
46、散技术第51页/共84页两个水平井向土壤漫灌两个水平井向土壤漫灌KMnO4土壤与土壤与H2O2或或KMnO4混合混合氧化剂的分散技术氧化剂的分散技术第52页/共84页氧化剂的分散技术氧化剂的分散技术第53页/共84页双氧水(H(H2 2O O2 2)双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进微生物的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的微生物的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的污染物。污染物。GatesGates等将双氧水投加到含有等将双氧水投加到含有TCETCE和和PCEPCE的酸的酸性粘土中，虽然投加量达到了性粘土中，虽然投加量达到了2
47、5.5g25.5gkgkg土，但反应土，但反应后后PCEPCE的降解率只有的降解率只有4848，TCETCE的降解率低于的降解率低于7272。为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁离子，形成离子，形成FentonFenton试剂，使其在酸性条件下发生以下试剂，使其在酸性条件下发生以下反应生成反应生成H0H0 自由基。自由基。H0H0 自由基是一种很强的氧化自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、剂，具有很高的电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、芳香环加成反应及与杂原子氮、不饱和烃加成反应、芳香环
48、加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、烯烃和芳香烃等有机物磷、硫的反应等方式与烷烃、烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应进行氧化反应第54页/共84页FentonFenton反应反应 Fenton Fenton反应优于其他氧化反应的几个方面：反应优于其他氧化反应的几个方面：FeFe2+2+和和H H2 2OO2 2都没有毒，且价格便都没有毒，且价格便宜；催化反应中不需要额外的光照；宜；催化反应中不需要额外的光照；H H2 2OO2 2可在土壤污染区中以电化学方式自可在土壤污染区中以电化学方式自动产生，增加了经济可行性和修复土壤的效率；没有污染物浓度的限制；反动产生，增加了经济可行性和修复
49、土壤的效率；没有污染物浓度的限制；反应速率很快。应速率很快。第55页/共84页第56页/共84页第57页/共84页第58页/共84页第59页/共84页第60页/共84页高锰酸钾（高锰酸钾（KMnOKMnO4 4）适用的适用的pHpH范围较广，它不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂有很好的氧化范围较广，它不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和效果，且对烯烃、酚类、硫化物和MTBE(MTBE(甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚)等其他污染物也很有等其他污染物也很有效效与与H H2 2O O2 2相比，相比，KMnOKMnOKMnOKMnO4 4 4 4比较稳定，容易控制。
50、比较稳定，容易控制。第61页/共84页 1.In Situ Chemical Oxidation Using KMnO 1.In Situ Chemical Oxidation Using KMnO4 4 is is cheaper cheaper than the than the baseline pump and treat technology for certain applications,baseline pump and treat technology for certain applications,because the time of remediation can b