四川愛源檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司
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電化學(xué)修復(fù)作為一種既不破壞生態(tài)環(huán)境又能修復(fù)土壤污染的原位修復(fù)技術(shù),對(duì)于低滲透性土壤也具有較好的修復(fù)效果,是近年來土壤污染修復(fù)的熱點(diǎn)方向之一。其主要包括電動(dòng)力(electrokinetic,簡(jiǎn)稱EK)修復(fù)和微生物電化學(xué)(microbial electrochemical system,簡(jiǎn)稱MES)修復(fù),其中以EK為主的研究較多。本文綜述了電化學(xué)技術(shù)在有機(jī)污染土壤修復(fù)中的最新進(jìn)展,包括電動(dòng)力修復(fù)技術(shù)和微生物電化學(xué)技術(shù)。
首先,分析了電動(dòng)力和微生物電化學(xué)修復(fù)過程中電極材料、污染物種類、操作參數(shù)和電極布置對(duì)污染物去除效率的影響。通過制備二元金屬氧化電極或用納米顆粒修飾碳?xì)?,?yōu)化電極排列和電池結(jié)構(gòu),優(yōu)化電極結(jié)構(gòu),可以大大提高污染物的去除效率。優(yōu)化外加電壓、電解液種類、操作時(shí)間、外阻、內(nèi)阻、電極間距等操作條件,顯著提高了電化學(xué)修復(fù)效果。其次,電動(dòng)力和微生物電化學(xué)修復(fù)技術(shù)與表面活性劑、助溶劑、納米顆粒和氧化劑等有助于原位去除或降解污染物的促進(jìn)劑相結(jié)合,可以增強(qiáng)土壤中的有機(jī)物的修復(fù)效果。電動(dòng)力修復(fù)經(jīng)強(qiáng)化后對(duì)農(nóng)藥、石油烴和持久性有機(jī)污染物的去除率均可達(dá)到90%左右;微生物電化學(xué)技術(shù)經(jīng)強(qiáng)化后可使石油烴去除率提高329%,農(nóng)藥去除率提高98%。它們還可以與化學(xué)氧化、生物修復(fù)等技術(shù)進(jìn)行耦合,從而達(dá)到協(xié)同去除有機(jī)污染物的結(jié)果,也為電化學(xué)的大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。最后,討論了土壤修復(fù)過程中微生物群落的變化與污染物去除的關(guān)系。
對(duì)于此技術(shù),目前還存在一些問題:
(1)土壤的導(dǎo)電能力較差,有效半徑是需要考慮的一個(gè)重要參數(shù)。在實(shí)際污染修復(fù)中,除了可通過優(yōu)化電極排列或電池構(gòu)型來擴(kuò)大電極作用的有效半徑,也可向土壤中加生物炭、碳纖維、氧化石墨烯和沙子等增加土壤導(dǎo)電性和物質(zhì)傳輸能力,進(jìn)而擴(kuò)大作用半徑。
(2)為了維持土壤修復(fù)的長(zhǎng)期運(yùn)行,需要考慮電極的鈍化和腐蝕問題。對(duì)于電動(dòng)力修復(fù)而言,雖然金屬及其氧化物電極可顯著提高電動(dòng)力的修復(fù)效果,但大大增加了成本,而且極易鈍化和腐蝕。對(duì)于微生物電化學(xué),目前常用的電極材料是碳材料,其他材料的探索尚鮮有報(bào)道。
(3)添加表面活性劑能增加土壤中水溶性差有機(jī)污染物的去除效果。其中生物表面活性劑由于可再生且對(duì)土壤沒有污染,具有很大的應(yīng)用前景。
(4)電化學(xué)修復(fù)技術(shù)大量實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的探索證明了其對(duì)土壤中有機(jī)污染物修復(fù)的顯著作用,但增大規(guī)模對(duì)修復(fù)效果的影響尚需更多的探索。
(5)電動(dòng)力修復(fù)的機(jī)理是在電動(dòng)力輔助下土壤中的污染物遷移積累后通過化學(xué)氧化或生物修復(fù)去除,但施加電場(chǎng)后對(duì)于化學(xué)氧化和生物修復(fù)的影響尚不清楚,需要進(jìn)一步研究。