表面活性剂强化空气扰动中气流与表面活性剂迁移行为

研究通过光透射可视化和染色示踪技术,探究了砾石含水层表面活性剂强化空气扰动(SEAS)过程中气流与表面活性剂迁移行为。结果表明:在一定曝气流量范围内,相同曝气流量SEAS过程中的空气饱和度是空气扰动(AS)过程中的2.4倍以上。不同曝气流量SEAS过程中气流影响区域(ZOI)面积变化并不明显,ZOI呈现明显的锥形分布,且气体流量呈高斯分布。相同曝气流量,由于表面活性剂的稳泡及再分布作用,与AS过程相比,SEAS能够一定程度增加ZOI面积。此外,SEAS过程中表面活性剂的再分布,增大了其作用范围,但降低了目标区域表面活性剂浓度,增加了污染羽范围扩大的风险。上述研究有助于深入理解SEAS强化修复机制及提升挥发性有机污染物(VCOs)去除效率。

糖脂类生物表面活性剂去除污染含水层中石油烃的研究

研究了糖脂类生物表面活性剂对石油烃的增溶,并将其用于污染含水层中石油烃的去除。结果表明:石油烃溶解度随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增大而增大,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1 200mg/L时,石油烃溶解度达10 077.7mg/L;界面张力随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增加而减小,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1mg/L时,界面张力为34.3mN/m,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为800mg/L时,界面张力为5.2 mN/m。采用糖脂类生物表面活性剂对污染含水层进行清洗处理,在固液比(质量体积比)为1g∶2mL的体系中,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为3 000mg/L,120r/min、10℃下振荡12h,石油烃去除率达70.82%。污染含水层柱冲洗结果表明,糖脂类生物表面活性剂质量浓度分别为1 200、3 000mg/L时,10倍孔隙体积的表面活性剂冲洗后,分别从污染砂样中去除41.81%和63.30%的石油烃。

表面活性剂增强修复地下水中PCE的砂箱实验及模拟

在石英砂充填的二维砂箱中开展表面活性剂(Tween 80)冲洗四氯乙烯(PCE)的修复实验,基于图像分析技术监测不同污染源区结构条件下NAPL相的去除过程.由于实验条件限制,实验中缺乏溶解相浓度数据.为此进一步基于UTCHEM数值模拟方法来理解NAPL相和溶解态之间的质量传输过程,并探讨表面活性剂浓度、注入速率等因素对修复效率的影响.综合砂箱实验和数值模拟结果表明:介质均质和非均质条件下会形成不同类型DNAPL污染源区结构,表现为离散状PCE与池状PCE体积比(GTP)差异.由于离散状污染物与表面活性剂的接触面积更大,更易被优先去除;初始GTP值越高,污染物的修复速率和修复效率也越高.增大表面活性剂浓度或提高表面活性剂的注入速率,虽然能提高DNAPL的修复速率,但会明显降低表面活性剂的修复效率,实验过程中修复效率降幅可达93%.线性驱动溶解模型可以有效地模拟表面活性剂修复DNAPLs过程,基于数值模拟方法选择合适的表面活性剂配比可有效的节省实际污染场址修复经费和时间成本.

隔离带和表面活性剂对电动修复氯苯污染土壤的影响

报道土壤中氯苯在电场驱动下的迁移特征,研究了隔离带和表面活性剂Tween80对氯苯迁移的影响。结果表明,在电场驱动下,氯苯向阴极区移动。在阳极区与阴极区之间设置一个水相隔离带,阳极区氯苯的修复率由原来的31%显著提高到58%。在污染土壤中增加表面活性剂Tween80,阳极区氯苯的修复率又提高到72.2%。因此,设置隔离带并添加表面活性剂有利于增强氯苯的修复率。

鼠李糖脂对苯系物污染含水层的修复效果研究

通过模拟污染介质的静态脱附实验和一维模拟柱冲洗实验,对比了鼠李糖脂、Tween-80、TX-100对苯的修复效果,筛选出最优表面活性剂进行实际污染土样修复,确定最佳修复技术参数。结果表明:3种表面活性剂对苯的脱附效果为鼠李糖脂>Tween-80>TX-100。采用鼠李糖脂淋洗液进行实际污染土样动态冲洗修复时,鼠李糖脂质量分数宜为0.20%,冲洗流速不宜超过14.4 mL/d,淋洗液冲洗量宜为4倍孔隙体积(PV),在此条件下苯的出流质量浓度最低可达到0.29 mg/L。在实际污染场地修复应用时,修复后应持续注入2倍PV以上的清水冲洗出残留污染物和修复药剂,研究结果可为苯系物污染含水层的表面活性剂修复提供理论指导和技术支撑。

基于SEAR技术的地下含水层石油烃污染修复试验研究

表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR)已广泛应用于地下含水层有机污染修复.本研究选取环境修复过程中常使用的8种表面活性剂:聚氧乙烯月桂醚(Brij 30)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂、曲拉通X-100(TritonX-100)、烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基磺酸钠(SDS),利用静、动态试验优选出高效环保的表面活性剂,探索表面活性剂浓度、离子强度对汽油增溶效果的影响,同时确定最佳表面活性剂复配体系,并开展室内模拟试验及性能评价验证其修复效果.结果表明:(1)8种表面活性剂中鼠李糖脂对汽油的增溶能力表现最优;AEO-9、Tween 80和Brij 30更易吸附在中砂介质;Tween 80与TritonX-100对油污砂洗脱效果最好.综合优选结果确定TritonX-100为最优效的单一表面活性剂.(2)随着表面活性剂浓度和离子强度的增加,溶液中汽油浓度分别呈现先增加后下降和持续下降的趋势.(3)通过将优选表面活性剂TritonX-100与洗脱效果最好的Tween 80进行混合确定最优复配比为1∶1,该复配体系下汽油去除率可达99.28%.动态洗脱试验下该混合体系下汽油去除效率最高为64.55%,比同浓度TritonX-100条件下高22.26%.(4)室内模拟试验中TritonX-100与Tween 80两种非离子型表面活性剂以体积比为1∶1进行复配可进一步提升增溶洗脱效果,石油烃总去除率达到83.7%.研究显示,TritonX-100是一种高效的石油烃修复剂,TritonX-100与Tween 80复配后可进一步提升其修复效果,以上结果可为SEAR技术在实际场地应用提供理论参考与技术支持.

基于含水层DNAPL污染修复替代模型的多目标优化研究

基于Kriging方法建立表面活性剂强化修复DNAPL污染含水层的替代模型,与混合多目标算法NSGAII-HCS(Nondominated sorting genetic algorithm II-Hill climber with step)耦合,实现修复成本最小化和治理效率最大化的多目标优化.以三维非均质承压含水层中PCE污染物的运移与修复过程为例,采用UTCHEM程序模拟表面活性剂强化修复含水层过程.将Kriging替代模型与多相流模型的输出结果进行对比,两种模型得到的含水层中PCE去除效率的平均相对拟合误差为0.80%,相关系数为0.9992,表明Kriging模型可以有效替代多相流模型.进一步将替代模型的Pareto最优解与相应的多相流模型的模拟值进行比较,得到两种模型的平均相对拟合误差仅为0.70%,相关系数达0.9998,表明在多目标优化的迭代求解过程中可以直接调用Kriging替代模型,而无须重复调用多相流模型的大负荷运算,从而为制定表面活性剂强化含水层修复决策提供一种稳定可靠的多目标优化方法.

污染土壤电动修复增强方法研究进展

污染土壤电动修复是一项新兴绿色原位修复技术。其原理是在土壤上施加直流电场 ,利用电迁移和电渗去除污染物 ,土壤pH、Zeta电位以及土壤化学性质等因素影响电动修复效果。为了提高修复效率和扩大电动修复应用范围 ,现在已经发展了针对不同类型土壤和污染物的增强修复技术。本文归纳总结了 1995年以来土壤电动修复中常用增强处理效果的 8种方法 ,即酸碱中和法、阳离子选择膜法、电渗析法、络合剂法、表面活性剂法、氧化 还原法、EK 生物联用和LasagnaTM法 ,且对每种方法的典型实验装置、增强原理、方法特点和适用范围等进行了分析和讨论 。

试论场地污染水文地质学

随着地下水污染问题越来越受到重视,小尺度场地水文地质工作需求日益强烈。污染场地对水文地质工作的要求具有特殊性,具体包括:(1)小尺度,高分辨率;(2)既要研究污染物泄漏的污染过程,也要研究修复状态下的污染物去除过程;(3)特别需要关注注入含水层的修复剂流体(气体、液体、胶体、微生物等)与地层介质、目标污染物的作用。而传统大尺度的水文地质学难以完全满足上述工作的实际需求。地下水污染场地的控制与修复需要多学科协同,其中水文地质学最为关键。因此,有必要提出水文地质与环境工程学科交叉的“场地污染水文地质学”,以适应地下水污染场地的风险管理的实际需求。文章重点论述了场地污染水文地质学小尺度地层结构与污染羽的刻画、“污染物—水—岩”作用的定量描述以及非均质地层中污染物在多相体系中的作用和影响等,提出了场地污染水文地质学的主要研究内容和需要解决的关键问题,包括:(1)小尺度下场地高分辨率刻画;(2)污染过程和修复过程中污染物在地下环境中的物理、化学和生物作用的定量描述;(3)场地尺度污染物在地下环境介质中的迁移转化;(4)修复剂(助剂)在地下环境中的传输与反应;(5)非均质与低渗透地层污染的控制与修复。