原位化学氧化修复工程中氧化剂需求量的测算研究现状

原位化学氧化(ISCO)修复技术由于修复周期短、效率高等特点已被广泛应用于土壤和地下水的有机污染修复。ISCO修复中所需的氧化剂的剂量通常用氧化剂需求量来衡量,在实际应用过程中,使用的氧化剂剂量过多或过少均会产生一定的负面影响。因此,氧化剂需求量的准确测算对于获得良好的工程修复效益具有重要意义。本文在对氧化剂需求量的组成及定义进行梳理、统一的基础上,重点综述了相关测算方法的原理和应用现状。ISCO修复中总氧化剂需求量(TOD)的组成包括污染物氧化剂需求量(POD)、天然氧化剂需求量(NOD)和氧化剂分解量(DEO)。NOD和DEO的存在为有机污染物有效的修复降解和TOD的准确测算带来了挑战。氧化剂需求量的测算方法可以分为实验法和化学计量模型法两大类,实验法又可以分为批实验法、柱实验法、注抽实验法和反应动力学模型法,批实验法的是目前应用目前较为最为广泛。在实验法中,同一样品的不同时间点获得的氧化剂需求量差距可以达到37%,因此应把污染物浓度在氧化作用下降低到目标限值所需要的时间作为氧化剂需求量的测定时间,并且为了更为精准地提供氧化剂需求量,有必要使用带有测试条件的表达方式来进行表示。目前的氧化剂需求量测算方法多针对于高锰酸钾氧化剂需求量。芬顿试剂和臭氧等分解性较强的氧化剂的DEO可能达到TOD的50%以上,现有方法对DEO的准确测算仍面临困难,应予以特别关注。除了需要开发出能够准确获得DEO的测算方法,场地施工条件对TOD的影响也需要进一步探究,氧化剂需求量的测算仍需一个更为科学的工作流程或指南。

修复多环芳烃污染地块的土壤氧化剂需求量

为了解化学氧化剂在多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)污染土壤修复过程中的添加用量,分别选用KMnO_(4)、Na_(2)S_(2)O_(8)和H_(2)O_(2)为氧化剂,以中国成都市4个石油化工厂区表层土壤为研究对象,考察了3种氧化剂的反应动力学规律和在不同场地条件下的土壤氧化剂需求量(soil oxidant demand,SOD)及影响因素.结果表明,KMnO_(4)和H_(2)O_(2)在反应1 d内迅速消耗,反应1 d后消耗速率迅速下降,Na_(2)S_(2)O_(8)在反应中的消耗速率则较为稳定,3种氧化剂的反应规律基本符合1级反应动力学;当KMnO_(4)、Na_(2)S_(2)O_(8)和H_(2)O_(2)的施加剂量分别为1、2和12 mmol/g时,各个地块SOD范围分别为44.91~96.06、40.91~52.86和371.47~406.25 g/kg.统计分析表明,KMnO_(4)和Na_(2)S_(2)O_(8)最大需求量与土壤有机质含量、土壤黏粒以及土壤含水率呈显著相关,其中,土壤有机质含量对KMnO_(4)和Na_(2)S_(2)O_(8)的土壤氧化剂需求量影响最大,贡献率分别达到31.57%和40.24%.根据实验结果并考虑经济因素,氧化剂KMnO_(4)和Na_(2)S_(2)O_(8)在PAHs场地修复方面具有较好的应用前景.

有机污染场地氧化剂需求量及不同活化条件下氧化剂降解动力学研究

通过试验讨论了有机物污染场地不同活化条件下氧化剂过硫酸钠的消耗量和体系pH变化情况。试验发现,采用A矿物活化和D螯合铁活化更容易使土壤恢复其原本的理化特性,并初步确定本场地土壤修复对应的氧化剂需求量为:C生石灰活化(28.02g/kg)> B常规碱活化(21.26g/kg)> D螯合铁活化(19.68g/kg)> A矿物活化(16.12g/kg);经初步分析推断,过硫酸钠氧化苯并(a)芘是动力学一级吸热反应,A矿物活化、B常规碱活化、C生石灰活化、D螯合铁(Fe(III)-EDTA)活化过硫酸钠的降解过程均符合动力学一级反应特征。

有机污染场地氧化剂需求量及不同活化条件下氧化剂降解动力学研究

本文通过试验讨论了有机物污染场地不同活化条件下氧化剂过硫酸钠的消耗量和体系pH变化情况。试验发现,采用A矿物活化和D螯合铁活化更容易使土壤恢复其原本的理化特性,并初步确定本场地土壤修复对应的氧化剂需求量为:C生石灰活化(28.02g/kg)>B常规碱活化(21.26g/kg)>D螯合铁活化(19.68g/kg)>A矿物活化(16.12g/kg);经初步分析推断,过硫酸钠氧化苯并(a)芘是动力学一级吸热反应,A矿物活化、B常规碱活化、C生石灰活化、D螯合铁(Fe(Ⅲ)-EDTA)活化过硫酸钠的降解过程均符合动力学一级反应特征。

化学氧化法治理焦化厂PAHs污染土壤

针对焦化类工业场地多环芳烃(PAHs)污染土壤治理问题,选取北京某焦化厂PAHs污染土壤,对其进行化学氧化修复治理的室内模拟研究,实验采用高锰酸钾、Fenton试剂、双氧水和过硫酸钠4种氧化剂,测试了氧化剂的土壤氧化剂需求量(SOD),分析了4种氧化剂对15种PAHs的氧化效果以及反应过程中土壤总PAHs浓度和土壤有机质含量(SOM)随反应时间的变化。结果表明,北京某焦化厂PAHs污染土壤过硫酸钠SOD低于高锰酸钾SOD;Fenton试剂和双氧水对PAHs的总去除率分别为59.53%和62.72%,且对三环PAHs的去除率较好,高锰酸钾对PAHs的总去除率为59.24%,对蒽和苯并(a)芘的去除效果较好,活化过硫酸钠对PAHs的总去除率为68.87%;土壤有机质可通过对PAHs的吸附影响氧化剂的处理效果。