·1282 工程科学学报，第40卷，第11期 而对于高岭土和钠蒙脱石，缓冲能力较低，导致pH 器站进行的场地实验，土壤总铬去除率达到了 值从阳极附近的2变化到阴极附近的11.吸附实验 78%. 表明Cr(M)对土壤的吸附与土壤类型及pH值有 Sanjay等[4]对Cr(M)污染的高岭土进行了 关.pH值较高时Cr(M)对土壤吸附能力较弱，pH 研究，以确定电动修复的动力学和相关速率控制 值较低时，Cr(M)对土壤吸附能力增强.因此电动 机理.重铬酸钾污染的高岭土电动修复结果表明， 修复过程对冰川土壤修复效果较好.在冰川土壤 前20h内去除约15%的铬，此后，铬去除率急剧下 中，赤铁矿的存在造成了复杂的地质化学，阻碍了 降.144h后，只有31%Cr(M)从土壤中去除.发 Cr(M)的去除. 现土壤中H+和OH~的中和反应可能是电动修复 Gent等[6]在进行电动修复铬污染的研究中发 的速率控制步骤，由于高岭土的酸性条件，导致 现了边界效应，这种效应体现在对大面积电动修复 Cx(M)去除率较低.结果还发现，修复或吸附的 的促进，小面积修复的阻碍，并对比了阴极添加柠檬 程度，以及功耗，都随着电压的升高而升高.重金 酸与不添加柠檬酸的区别，结果表明柠檬酸促进了 属污染土壤的不同电动力学修复方法比较如表5 重金属的萃取，在加利福尼亚州芒果市海军空军武 所示 表5几种电动修复方法比较0」 Table 5 Different electrokinetic remediation methods[] 修复技术 技术特点 适用土壤 适用修复 优点 缺点 多个渗透区，粒状电 阴极抽出水重复使用，经电解气泡覆盖电极，效率 Lasagna技术 水饱和、黏性土 原位 极 济性高 降低 Electro-Klean电分 含水量不作要 适用于重金属离子及挥 加入增强剂 原位，异位 不适宜缓冲能力高土壤 离技术 求 发性污染物去除 电吸附技术 电极外包聚合材料 不详 原位 可调节电极酸碱度 经济性差 电化学自然氧化技 利用土壤自降级 不详 原位 不需外加催化剂 用时较长 术 电动力学生物修复利用生物电供养土含水量不作要 适宜低浓度污染，用时较 原位 不需外加微生物群体 技术 著微生物 求 长 仓龙和周东美[4]比较了不同条件下的电动修 而提高了电动修复效果 复技术，例如通过改变电解液的组分及pH值以提 电动修复技术的优点归纳为：不破坏土壤结构， 高电动修复效果，并探讨了在阴极、阳极间插入阴、 适用于污染种类多样、面积较小、低渗透性的土壤， 阳离子交换膜，来较少修复过程中的功耗 且不会引入二次污染物.但也存在一些限制性因 孟凡生和王业耀[]选用受重铬酸钾污染的高 素，比如：污染物从土壤胶体的脱附性能，污染物的 岭土进行电动修复，污染土壤初始Cr(M)含量为 浓度、土壤含水量以及污染物的溶解性，这些都对处 每千克500mg,过程直流电压为20V,用乙酸控制 理效率产生显著影响 pH值在4~7，时间为3d.结果表明含水量低于 3.6生物修复法 30%时，由于电迁移及电渗流作用较小，去除效率 生物修复法是一种以生物降解、吸收、转化铬污 较低，电能消耗较高：含水量超过50%时，Cr(M) 染的土壤修复技术.利用该技术，可以将毒性较大 去除率较高，含水量增加对其影响减小；含水量介 Cr(M)转化为微毒的Cr(Ⅲ)，也可通过吸收作用将 于两者之间时，含水量对Cr(M)去除效率呈线性 有毒物质转移到植物体内，然后对这些作物进行收 增长. 割，从而达到降低污染物浓度的目的.生物修复最 黄键等[o]基于Cr(M)迁移性较Cr(Ⅲ)强的 初用于有机污染物的修复，金属修复刚刚起步，迄今 特点，考虑将土壤中Cr(Ⅲ)氧化为Cr(Ⅵ)以提高 为止，大部分应用都在实验或中试阶段.生物修复 电动修复铬的去除效率，所以在电动修复过程中向 法包含植物修复和微生物修复，近年来被广泛报道 阴极一侧投入次氯酸钠，C0ˉ在电场作用下向阳极 的美国鲤鱼修复重金属污染水域事件，也是一种积 迁移过程中与Cr(Ⅲ)相遇将其氧化为Cr(M),从 极的尝试.工程科学学报,第 40 卷,第 11 期 而对于高岭土和钠蒙脱石,缓冲能力较低,导致 pH 值从阳极附近的 2 变化到阴极附近的 11. 吸附实验 表明 Cr(遇) 对土壤的吸附与土壤类型及 pH 值有 关. pH 值较高时 Cr(遇)对土壤吸附能力较弱,pH 值较低时,Cr(遇)对土壤吸附能力增强. 因此电动 修复过程对冰川土壤修复效果较好. 在冰川土壤 中,赤铁矿的存在造成了复杂的地质化学,阻碍了 Cr(遇)的去除. Gent 等[46]在进行电动修复铬污染的研究中发 现了边界效应,这种效应体现在对大面积电动修复 的促进,小面积修复的阻碍,并对比了阴极添加柠檬 酸与不添加柠檬酸的区别,结果表明柠檬酸促进了 重金属的萃取,在加利福尼亚州芒果市海军空军武 器站进行的场地实验, 土壤总铬去除率达到了 78% . Sanjay 等[47]对 Cr( 遇) 污染的高岭土进行了 研究,以确定电动修复的动力学和相关速率控制 机理. 重铬酸钾污染的高岭土电动修复结果表明, 前 20 h 内去除约 15% 的铬,此后,铬去除率急剧下 降. 144 h 后,只有 31% Cr(遇)从土壤中去除. 发 现土壤中 H + 和 OH - 的中和反应可能是电动修复 的速率控制步骤,由于高岭土的酸性条件,导致 Cr(遇)去除率较低. 结果还发现,修复或吸附的 程度,以及功耗,都随着电压的升高而升高. 重金 属污染土壤的不同电动力学修复方法比较如表 5 所示. 表 5 几种电动修复方法比较[10] Table 5 Different electrokinetic remediation methods [10] 修复技术 技术特点 适用土壤 适用修复 优点 缺点 Lasagna 技术 多个渗透区,粒状电 极 水饱和、黏性土 原位 阴极抽出水重复使用,经 济性高 电解气泡覆盖电极,效率 降低 Electro鄄鄄 Klean 电 分 离技术 加入增强剂 含水 量 不 作 要 求 原位,异位 适用于重金属离子及挥 发性污染物去除 不适宜缓冲能力高土壤 电吸附技术 电极外包聚合材料 不详 原位 可调节电极酸碱度 经济性差 电化学自然氧化技 术 利用土壤自降级 不详 原位 不需外加催化剂 用时较长 电动力学生物修复 技术 利用生物电供养土 著微生物 含水 量 不 作 要 求 原位 不需外加微生物群体 适宜低浓度污染,用时较 长 仓龙和周东美[48] 比较了不同条件下的电动修 复技术,例如通过改变电解液的组分及 pH 值以提 高电动修复效果,并探讨了在阴极、阳极间插入阴、 阳离子交换膜,来较少修复过程中的功耗. 孟凡生和王业耀[49]选用受重铬酸钾污染的高 岭土进行电动修复,污染土壤初始 Cr(遇) 含量为 每千克 500 mg,过程直流电压为 20 V,用乙酸控制 pH 值在 4 ~ 7,时间为 3 d. 结果表明含水量低于 30% 时,由于电迁移及电渗流作用较小,去除效率 较低,电能消耗较高;含水量超过 50% 时,Cr(遇) 去除率较高,含水量增加对其影响减小;含水量介 于两者之间时,含水量对 Cr(遇) 去除效率呈线性 增长. 黄键等[50]基于 Cr(遇) 迁移性较 Cr(芋) 强的 特点,考虑将土壤中 Cr(芋)氧化为 Cr(遇)以提高 电动修复铬的去除效率,所以在电动修复过程中向 阴极一侧投入次氯酸钠,ClO - 在电场作用下向阳极 迁移过程中与 Cr(芋)相遇将其氧化为 Cr(遇),从 而提高了电动修复效果. 电动修复技术的优点归纳为:不破坏土壤结构, 适用于污染种类多样、面积较小、低渗透性的土壤, 且不会引入二次污染物. 但也存在一些限制性因 素,比如:污染物从土壤胶体的脱附性能,污染物的 浓度、土壤含水量以及污染物的溶解性,这些都对处 理效率产生显著影响. 3郾 6 生物修复法 生物修复法是一种以生物降解、吸收、转化铬污 染的土壤修复技术. 利用该技术,可以将毒性较大 Cr(遇)转化为微毒的 Cr(芋),也可通过吸收作用将 有毒物质转移到植物体内,然后对这些作物进行收 割,从而达到降低污染物浓度的目的. 生物修复最 初用于有机污染物的修复,金属修复刚刚起步,迄今 为止,大部分应用都在实验或中试阶段. 生物修复 法包含植物修复和微生物修复,近年来被广泛报道 的美国鲤鱼修复重金属污染水域事件,也是一种积 极的尝试. ·1282·