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污染土壤的化学修复技术有哪些?

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浏览:- 发布日期:2019-10-29 16:14:29【

化学修复主要是通过化学添加剂清除和降低环境中污染物的方法。针对污染物的特点,选用合适的化学清除剂和合适的方法,利用化学清除剂的性质及对污染物的吸附、吸收、迁移、淋溶、挥发、扩散和降解,改变污染物在环境中的残留累积,清除污染物或降低污染物的浓度至安全标准范围,且所施化学药剂不对环境系统造成二次污染。

 

相对于其他污染修复技术来讲,化学修复技术发展较早,也相对成熟。它既是一种传统的修复方法,同时由于新材料、新试剂的发展,它也是一种仍在不断发展的修复技术。

化学修复方法有以下6种:

土壤化学修复的6种方法图


化学淋洗技术(soil leaching and flushing/washing)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,进行分离和污水处理技术。

 

淋洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、pH值、清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EDTA对铅有更好的提取效果;当有机物浓度提高时则相反。如对Cr污染的土壤,酸溶液效果较好,而对于Zn, Pb重金属污染的土壤,碱溶液是好的冲洗助剂。同时必须考虑土壤基质,如在酸性EDTA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EDTA被消耗。

 

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。

 

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及其它环境单元的迁移,实现污染土壤的化学修复方法。

 

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、气候条件、耕作制度的不同而被分别用于重金属在土壤中的固定。

 

最典型的可分为有机、无机和有机-无机复合3 种类型.

有机固定物质的来源与类型示意图


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碳酸钙的共沉淀反应机制降低土壤中重金属的移动性;

 

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、很强的离子交换能力及独特的分子结构(具有骨架状的特殊构造),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效性,

 

如向土壤添加富含Fe/Mn氧化物的物料, Fe/Mn氧化物能专性吸附重金属,使其生物有效性降低;

 

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,是在高pH 值条件下产生固定,形成难溶性的复合物,使金属离子难以向地下水淋溶;

 

其二,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,使其很难被溶解和渗滤;

 

其三,是金属离子被截留在粘性复合体低渗透性的基质中.

 

原位化学氧化修复技术

 

3.1 原位化学氧化修复技术(in-situ chemical oxidation)主要是通过掺进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、低移动性产物的一项污染土壤修复技术

 

In situ chemical oxidation is one of several innovative technologies that show promise in destroying or degrading an extensive variety of hazardous wastes in ground water, sediment, and soil. The oxidants used are readily available, and treatment time is usually measured in months rather than years, making the process economically feasible.

原位化学氧化修复技术

原位化学氧化修复技术(in-situ chemical oxidation)


4.原位化学还原与脱氯修复技术

 

4.1 原位化学还原与脱氯修复技术(in-situ chemical reduction and reductive dehalogenation remediation)

 

对地下水构成污染的污染物经常在地面以下较深的范围内,在很大的区域内呈斑块状扩散,这使得常规的修复技术往往难以奏效。一个好的方法是创建一个化学活性反应区或反应墙,当污染物通过这个特殊区域的时候被降解或固定,即原位化学还原与脱氯修复技术。

 

原位化学还原与脱氯修复技术是利用化学还原剂将污染物还原为难溶态,从而使污染物在土壤环境中迁移性和生物可利用性降低。

 

还原剂包括液态、气态和胶体还原剂

 

污染土壤的原位化学还原修复处理过程主要涉及3个阶段:注射、反应以及将试剂与反应产物抽提出来。

建造污染土壤修复还原反应区的技术设计图


4.2原位化学可渗透反应处理墙

4.2.1 可渗透反应墙:Permeable Reactive Barriers (PRB):是一种由被动反应材料构成的物理墙,通过挖掘来建造,然后进行重新定位,墙体是由天然物质和一种或几种活性物质混合在一起构成的。当污染物沿地下水流向迁移,流经处理墙时,它们与墙中的活性物质相遇,导致污染物被降解或原位固定。

原位化学可渗透反应处理墙示意图


4.2.2 反应墙的构筑

处理墙既可以是简单的反应室,也可以是烟囱-门形状

反应墙的构筑