Cr污染土壤电动修复过程中电极捕获潜势的实验研究

摘要

电动修复技术是一种从低渗透性土壤中去除重金属的非常有前景的技术。以前的研究表明重金属的去除率与其在土壤中存在的化学形态直接相关，但重金属化学形态在电动修复过程中扮演的角色以及其迁移转化过程尚不清楚。　　本研究开始阶段进行了不同类型土壤和电解质的电动修复实验，从化学形态的角度，研究了电动修复过程中人工和真实污染土壤中Cr的电极捕获潜势（ECP），以更好地了解Cr的迁移和转化，从而实现更高效的修复。结果表明，ECP包括Cr 形态之间的转化潜势（TP），可交换潜势（EP）和迁移潜势（MP）。实验 1，实验2，实验3和实验4的ECP分别为386.2、0、1412.76和347.73 mg·cmv-1。真实污染土壤的ECP受到固相中Cr形态之间的转化过程的限制。对于人工污染土壤，ECP主要依赖于液相中可交换态Cr的迁移过程。对于真实污染土壤，柠檬酸作为电解质比KCl更好，因为更高的向可交换态Cr的转化潜势，以及更低的生态毒性风险。生态毒性风险指数（ERI）表明，实验后土壤中Cr的生态毒性风险大小顺序为实验4>实验2>实验1>实验3。电动修复后实验1、实验3和实验4中剩余Cr的生态毒性风险降低，而实验2中的增加，这是由于向铁锰氧化态和有机态的转化潜势高以及非常低的ECP。除非MP大于TP，否则高ECP可能会增加生态毒性风险。　　基于初始段的实验结果及分析，本研究进行了增加柠檬酸电解质浓度、土壤改性预处理和阳极循环等增强电动修复实验，以增强土壤中Cr化学形态的转化和迁移过程。结果表明，高浓度柠檬酸电解质可有效增加土壤固相中Cr形态之间的TP，从而得到更高的ECP。而在高浓度电解质的基础上进行土壤改性预处理并没有进一步增加Cr的ECP。阳极循环手段可显著减弱人工污染土壤中Cr的“聚焦”效应，得到更高的迁移去除。最终低浓度柠檬酸、高浓度柠檬酸、土壤改性处理和阳极循环的电动实验的Cr 去除率分别为 21.6%、44.86%、44.90%和70.89%。根据 ERI的结果，高浓度柠檬酸和土壤改性预处理显著增加了土壤中剩余Cr的生态毒性风险。

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