基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属Cd的试验研究

为研究基于EKG电动脱水去除稻田土壤重金属镉(Cd)的效果,进行了土壤淋洗-电动脱水室内模拟试验,重点考察了FeCl_3淋洗后在不同电压梯度(1,2,3,4,5 V/cm)和不同电极间距(20, 30, 40, 50 cm)下,土壤各截面pH值的变化特点和电动脱水去除土壤Cd的效果。结果表明:电动脱水前后土壤各截面pH值均在2.2～2.5之间波动;土壤Cd的电动脱除率随电压梯度增大而增大,随电极间距增大而减小,脱除率最大可达47%;单位电动脱除率的能耗均与电压梯度和电极间距的大小呈正相关。试验结果说明以EKG为电极材料进行电动脱水,能有效地控制土壤各截面pH值,促进土壤孔隙水中可移动态Cd的高效脱除。

EKG电极的电渗现场试验研究

基于电渗法处理软土研究多为室内模型试验研究,缺乏现场试验验证电渗法的有效性。引入新型电动土工合成材料(EKG)电极,采用电渗排水法进行大规模的现场软土处理试验,验证电渗排水法在实际应用中对软土的处理效果,同时验证新型电极的可靠性。结果表明:反转电极有利于促进电渗排水,间歇通电能让土体恢复排水能力;电渗处理后的软土含水率由62%降至32%,抗剪强度、干密度、承载力都有一定提高;EKG电极在使用一个月后基本无腐蚀现象,只是表面附着一层白色沉淀物,很好地解决了电极腐蚀问题。

氯化钙-腐殖酸活化作用下土壤Cd的电动脱除性能

为了提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,采用氯化钙-腐殖酸复合活化液增强土壤Cd的可移动性,基于电动土工合成材料(EKG)电动排水脱除土壤Cd,重点考察了不同活化剂浓度和活化时间下,土壤有效态Cd含量以及土壤pH值的变化,研究了活化-电动排水后土壤Cd的电动脱除量、土壤全Cd含量、有效态Cd含量、土壤pH值的变化。研究结果表明:0.5%氯化钙-1%腐殖酸对土壤Cd的活化效果最佳,土壤有效态Cd含量可从0.30 mg/kg提高至0.44 mg/kg,而活化处理后的土壤pH值仅降低约0.4;排尽上覆水后,通过电动排水可进一步脱除土壤Cd,土壤Cd的电动脱除量为上覆水中Cd含量的3倍左右;活化-电动排水后,土壤全Cd含量从1.72 mg/kg降低至1.20 mg/kg左右,土壤有效态Cd含量降至0.27~0.31 mg/kg,各截面土壤pH值较为均一且变化不明显,介于5.45~6.30之间。研究所提出的方法可最大限度地脱除土壤Cd,提高稻田土壤Cd的去除率,同时减小对土壤pH值的影响,一定程度上保证了农作物的安全生产。

黄土中铜铅金属的电动迁移及强化去除机理研究

以人工配制的铜铅污染黄土为研究对象,使用性价比更高、二次污染风险更低的电动修复技术,研究污染黄土中铜铅金属离子迁移规律,分析电极材料、阳离子交换膜及酸预处理等单一强化方法对电动力学修复过程中电流、电渗流、pH、电导率、去除效率、离子赋存形态等的影响规律,揭示强化方法的电动修复机理,并在此基础上明确三者联用电动修复强化机理。结果表明:电动土工合成材料(EKG)电极比石墨电极具有更高的电流,同时能够快速释放较多的氢离子和氢氧根离子,在阳极附近提供了酸性环境促进了更多重金属离子的解吸和迁移,从而提高了修复效率,但阴极附近的沉淀导致去除效率较低;阳离子交换膜能够较好地调控阴极附近土壤的pH值,有益于金属离子的解吸,然而阳离子交换膜引起的浓度差极化作用,以及阳离子交换膜表面沉淀现象使电流和电渗流显著降低,限制了去除效率的提高;酸预处理能够降低污染黄土试样pH值,使黄土中黏土矿物、水合氧化物及有机质表面原始的负电荷减小甚至变为正电荷,有助于重金属提前解吸,显著提高电导率,从而提高电流和电渗流,与阳离子交换膜强化效果接近,是一种较为经济的强化手段;EKG电极、阳离子交换膜及酸预处理三者联用能够充分发挥各自的强化机制及优势,可提高电流且降低黄土pH值,避免重金属在阴极附近形成沉淀,促进重金属离子的解吸和迁移,强化电动修复去除效率。研究成果进一步证明了电动修复技术应用于去除黄土中铜铅金属污染的可行性及强化方法联用的有效性。

EKG用于排水加固细粒尾矿的试验研究

针对尾矿干式堆存后期尾矿坝受到外来水及内部孔隙水侵害的问题,采用电动土工合成材料(EKG)对非饱和细粒尾矿砂进行室内脱水试验,研究EKG对非饱和尾矿砂含水率、沉降量和抗剪强度的影响以及电化学作用。研究表明:随着阴极电渗水不断排出,基质吸力增大,产生颗粒表面黏聚力,导致有效应力增加,从而土体强度增大;电流呈现出先短暂增加,随后按照负指数的规律衰减;电势在土体电阻增大的作用下发生降低,且在阳极附近电势降特征显著;末期电渗作用受界面电阻抑制,排水速率缓慢。EKG室内脱水试验后的尾矿砂含水率降低,抗剪强度提高,表现出较好的加固效果。