电动强化化学氧化修复菲污染土壤实验

摘要

本论文通过室内模拟实验研究了电动强化化学氧化修复技术对土壤中有机污染物菲的去除，考察了氧化剂的投加端、氧化剂体系、电压梯度以及通电方式对菲去除效果的影响。探讨了温度对双氧化剂体系下菲降解的影响，并且利用分子探针探究菲的降解途径和降解产物，分析菲的氧化降解机理。研究取得如下主要结果。 （1）电动强化化学氧化修复土柱实验表明，电渗流对氧化剂的作用强于电迁移，阳极室为氧化剂最佳投加端。常温下，过硫酸钠（Na2S2O8）、过氧化钙/过硫酸钠（CaO2/Na2S2O8）对菲的平均去除率分别为20.9%、30.6%，表明双氧化剂体系对菲的平均去除效果显著高于单一氧化体系。 （2）土壤中菲的平均去除率随着电压梯度的增加而升高，电压梯度为2V/c m，菲的平均去除率可达41.62%。但过高的电压梯度又会对土壤的pH和电导率造成较大的变化，因此，需要综合考虑选取合适的电压梯度。电压梯度1.5V/cm，通电36h断电12h的间歇通电方式对土壤中菲的去除相对均匀，平均去除率为35.1%。 （3）水浴加热实验中双氧化剂对水中菲的去除速率随反应时间的增加、反应温度的升高而变大。30℃时，双氧化剂体系比较稳定。反应12h，40℃和50℃下菲的去除率分别为70%和96%；60℃下，反应2h菲的去除率高达98.5%。实验开始前4h，不同温度下双氧化剂降解菲的反应均符合准一级动力学方程。反应速率随温度升高而变大，经计算得到活化能Ea=72.44kJ?mol-1， （4）实验利用分子探针的方法确定了双氧化剂体系中羟基自由基（?OH）和硫酸根自由基（SO4-?）的存在，而且OH居多，占主导地位。双氧化剂体系中，过氧化钙溶解使得溶液成碱性并释放出一定量的双氧水（H2O2），过硫酸钠在碱性溶液中主要产生?OH，同时过氧化钙释放的H2O2也会产生少量的?OH，进一步了增加溶液中OH的量。 （5）在氧化反应过程中，自由基可能通过攻击菲环上的9，10位或1,3位，进行两种方式的降解。其主要保留时间分别为5.29min、10.28min、11.42min和12.88min，对应的产物分别为邻苯二甲酸酯、乙二酸混合酯、2-甲氧基联苯和3-甲基-己醇，最终生成二氧化碳和水。

目录

声明

致谢

1绪论

1.1研究背景

1.2研究目的及意义

1.3多环芳烃污染土壤修复技术研究进展

1.3.1物理修复

1.3.2生物修复

1.3.3化学修复

1.4电动修复技术研究进展

1.4.1技术简介

1.4.2作用原理

1.4.3电动力技术修复有机污染土壤研究现状

1.5 电动强化化学氧化修复研究

1.6研究内容及技术路线

2实验设计

2.1实验装置

2.2.1供试土壤

2.2.2污染土壤制备

2.3.1实验药品

2.3.2实验仪器

2.4.1土壤中菲的萃取

2.4.2菲含量的测定

2.4.3土壤有机质的测定

2.4.4土壤pH和电导率测定

2.4.5电渗流

2.5实验方案

2.6数据处理

3电动强化化学氧化修复菲污染土壤实验

3.1 过硫酸钠从不同电极端投加对菲降解效率的影响

3.1.1投加端对电流的影响

3.1.2.投加端对累计电渗流量的影响

3.1.3土壤中菲的分布情况

3.1.4投加端对修复后的土壤pH和电导率

3.2氧化剂体系对菲污染土壤修复实验的影响

3.2.1氧化剂体系对电流的影响

3.3.2氧化剂体系对累计电渗流量的影响

3.3.3氧化剂体系对菲去除率的影响

3.3.4不同氧化剂体系对修复后土壤pH和电导率的影响

3.3.1不同电压梯度下电流的变化

3.3.2不同电压梯度对累计电渗流量的影响

3.3.3不同电压梯度对菲去除率的影响

3.3.4不同电压梯度对修复后土壤pH和电导率的影响

3.4 不同通电方式对菲污染土壤修复实验的影响

3.4.1间歇通电方式对电流的影响

3.4.2通电方式对累计电渗流的影响

3.4.3通电方式对菲去除率的影响

3.4.4不同通电方式对修复后土壤pH和电导率的影响

3.5本章小结

4双氧化剂体系中菲氧化降解机理及途径的探讨

4.1 双氧化剂体系中菲的氧化降解及反应动力学

4.1.1温度对双氧化剂体系降解菲的影响

4.1.2双氧化体系下对菲氧化降解的反应动力学

4.1.3双氧化剂体系中活性中间体的检测

4.2 菲的降解产物及降解途径的分析

4.2.1双氧化剂氧化降解菲的产物图谱分析

4.2.2双氧化剂氧化降解菲路径的推断

4.3本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

学位论文数据集