污染环境的化学修复原理资料-课件

环境修复原理与技术 3 污污染染环环境境的的化化学学修修复复原原理理Your Topic Goes Here化学修复化学修复概念概念 通过化学添加剂清除和降低污染环境中污染通过化学添加剂清除和降低污染环境中污染物的方法。物的方法。主要技术类型主要技术类型|化学淋洗修复技术、化学淋洗修复技术、化学固定修复技术化学固定修复技术、化化学氧化修复技术学氧化修复技术、化学还原修复技术化学还原修复技术、可渗可渗透反应墙透反应墙和溶剂浸提修复。（按照技术来分）和溶剂浸提修复。（按照技术来分）|原位化学修复和异位化学修复原位化学修复和异位化学修复3.2.1 化学淋洗修复概述借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂,在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中,然后再把含有污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。优点：可以去除土壤中大量的污染物，限制有害物质的扩散范围，并具有投资及消耗相对较少，操作人员不直接接触污染物。分类：按照场地划分，原位化学淋洗修复和异位化学淋洗修复。3.2.2 化学淋洗修复原理原理：通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或络合等物理、化学作用，最终形成可迁移态化合物。适用范围：适合重金属、具有低辛烷/水分配系数的有机化合物、羟基类化合物、低分子量醇类和羟基酸类等污染物。不适用于非水溶态液态污染物。如强烈吸附于土壤的呋喃类化合物、极易挥发的有机物以及石棉等。原位原位3.2.2 化学淋洗修复原理原理：把污染土壤挖出来，用水或溶于水的化学试剂来清洗，去除污染物，再处理含有污染物的废水或废液，然后，将洁净的土壤回填或运到其他地点。首先根据处理土壤的物理状况，将其分成不同的部分，石块、砂砾、沙、细沙、黏粒。异位异位3.2.2 化学淋洗修复原理异位异位3.2.2 化学淋洗修复原理3.2.2.3 化学淋洗液种类优先选用的淋洗液优先选用的淋洗液可避免带来二次污染可避免带来二次污染例如，对例如，对CrCr污染的淋洗污染的淋洗3.2.2.3 化学淋洗液种类清水清水酸、碱、盐酸、碱、盐成本较低、效果好、作用速度快成本较低、效果好、作用速度快例如，酸例如，酸 镉、胺、苯胺、醚；镉、胺、苯胺、醚；碱碱 锌、铅、锡。锌、铅、锡。负面影响？负面影响？3.2.2.3 化学淋洗液种类无机溶剂无机溶剂破坏土壤微团具体结构、产生大量废液、增加后处理成本。人工螯合剂和天然螯合剂人工螯合剂和天然螯合剂人工螯合剂：人工螯合剂：EDTAEDTA，HEDTAHEDTA，NTANTA，EGTAEGTA，CDTACDTA等；等；天然螯合剂天然螯合剂:柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸、组氨酸。酸、组氨酸。EDTAEDTA是最好的螯合提取剂是最好的螯合提取剂负面影响有哪些？负面影响有哪些？3.2.2.3 化学淋洗液种类螯合剂螯合剂分为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、分为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子混合表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子混合表面活性剂、生物表面活性剂。生物表面活性剂。为什么说生物表面活性剂比人工合成表面活为什么说生物表面活性剂比人工合成表面活性剂具有更好的应用前景？性剂具有更好的应用前景？3.2.2.3 化学淋洗液种类表面活性剂表面活性剂土壤质地特征土壤质地特征污染物类型及赋存状态污染物类型及赋存状态淋洗剂的类型淋洗剂的类型3.2.2.4 化学淋洗影响因素3.3.1 化学固定修复概述在污染环境中加入化学试剂或化学材料，并利用它们调节污染环境条件、控制反应条件、改变污染物的形态、水溶性迁移和生物有效性，使污染物钝化，形成不溶性或移动性差、毒性小的物质而降低其在污染环境中的生物有效性，减少其向其他环境系统的迁移或结合其他修复技术手段永久地清除污染物，实现污染环境的化学修复。优点：可以在原位进行固化，从而大大降低修复成本。3.3.1 化学固定修复概述处理类型成本/（美元/m3）需要时间/月限制因素安全问题固定法20090069长期控制释放填埋法10040069长期控制淋溶客土和淋洗法250500812大面积修复限制提取物处理植物修复法15401860修复时间问题提取物处理几种不通修复手段的比较3.3.2 化学固定物质的种类有机、无机和有机无机复合3种类型有机固定剂：树皮、锯末、木质素、壳聚糖、甘蔗渣、家禽有机肥、牛粪有机肥、谷壳、活性污泥、树叶、秸秆;无机固定剂：石灰或生石灰、磷酸盐、羟磷灰石、粉煤灰、炉渣、蒙脱石;有机无机固定剂：城市固体废物、石灰化生物固体、污水污泥、活性土、泥炭、泥煤苔、黄酸盐吸附剂。3.3.3 化学固定修复的机理吸附作用配合作用机理共沉淀机理3.3.3 化学固定修复的局限金属离子的重新活化；石灰和水合离子氧化物之类的固定物对植物吸收金属离子的影响不明显；长期使用固定剂，有可能使农作物减产；固定剂的加入，会升高土壤pH值，这也会给植物、土壤动物和土壤本身带来负面影响。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.1 化学氧化修复概念化学氧化修复概念 向污染环境中加入向污染环境中加入化学氧化剂化学氧化剂，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏，依靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的污染环境中污染物的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动性物质的一种修复技术。一种修复技术。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 选取化学氧化修复剂的原则：选取化学氧化修复剂的原则：反应必须足够强烈，使污染物通过降解、蒸发及沉淀等方式去除，并能消除反应必须足够强烈，使污染物通过降解、蒸发及沉淀等方式去除，并能消除或降低污染物毒性；或降低污染物毒性；氧化剂及反应产物应对人体无害；氧化剂及反应产物应对人体无害；修复过程应是实用和经济的。修复过程应是实用和经济的。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 脱色能力强；脱色能力强；在较大的在较大的pH值范围（值范围（610）内，具有高效的消毒杀菌能力；）内，具有高效的消毒杀菌能力；不会与水中的有机物质反应生成致癌物三氯甲烷（不会与水中的有机物质反应生成致癌物三氯甲烷（THM）；）；在中性或偏碱性的水中可迅速氧化水中的铁锰离子，生成不溶在中性或偏碱性的水中可迅速氧化水中的铁锰离子，生成不溶 于水的于水的Fe(OH)3和和MnO2沉淀析出，从而达到去除的目的。沉淀析出，从而达到去除的目的。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 水溶性强，可通过水溶液形式导入土壤的受污染区；水溶性强，可通过水溶液形式导入土壤的受污染区；也可作为固体来运输和储藏；也可作为固体来运输和储藏；对微生物无毒，可与生物修复联用；对微生物无毒，可与生物修复联用；不能将有机物完成氧化成不能将有机物完成氧化成CO2和和H2O，可能会产生一些有害的，可能会产生一些有害的 中间产物。中间产物。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 强氧化剂；强氧化剂；水中的溶解度是氧气的水中的溶解度是氧气的12倍，在土壤修复中可快速进入土壤水分倍，在土壤修复中可快速进入土壤水分 中；中；臭氧只剩分解产生的氧气可为土壤中的微生物所利用；臭氧只剩分解产生的氧气可为土壤中的微生物所利用；臭氧的氧化效率高，可减少修复时间，降低成本。臭氧的氧化效率高，可减少修复时间，降低成本。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 能直接氧化水中的有机污染物；能直接氧化水中的有机污染物；本身含有本身含有H、O两种元素，使用时不会引入杂质，在水处理中应用两种元素，使用时不会引入杂质，在水处理中应用 广泛；广泛；产品稳定、没有腐蚀性、与水完全混溶、无二次污染、氧化选择产品稳定、没有腐蚀性、与水完全混溶、无二次污染、氧化选择 性高等优点；性高等优点；比较理想的水环境氧化剂。比较理想的水环境氧化剂。3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 在双氧水中加入亚铁离子形成在双氧水中加入亚铁离子形成Fenton试剂，生成的试剂，生成的HO自由基是自由基是 一种很强的氧化剂一种很强的氧化剂；HO自由基能无选择地攻击有机物分子中的自由基能无选择地攻击有机物分子中的CH；Fenton试剂反应生成的试剂反应生成的Fe(OH)3胶体具有絮凝作用；胶体具有絮凝作用；电电Fenton 试剂法试剂法3.4 化学氧化修复化学氧化修复3.4.2 化学氧化修复剂化学氧化修复剂 以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂，产生空穴和电子以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂，产生空穴和电子 对，具有很强的氧化还原能力；对，具有很强的氧化还原能力；化学还原修复化学还原修复概念：概念：利用利用化学还原剂化学还原剂将污染环境中的污染物将污染环境中的污染物质还原从而去除质还原从而去除的方法，多用于地下水的污染治理。的方法，多用于地下水的污染治理。化学还原修复化学还原修复化学还原修复剂化学还原修复剂铁、铝、锌等金属单质；铁、铝、锌等金属单质；氢气、甲酸、甲醛；氢气、甲酸、甲醛；SOSO2 2、H H2 2S S气体，零价气体，零价FeFe胶体。胶体。活泼金属还原法活泼金属还原法催化还原法催化还原法常用的还原剂常用的还原剂化学还原修复剂化学还原修复剂SOSO2 2还原剂还原剂将Fe 3+还原成Fe 2+，由Fe 2+还原迁移态的敏感污染物，使之成为活性反应区。将SO2溶解在碱性溶液中，以碳酸盐和碳酸氢盐作缓冲溶液注入污染土壤。化学还原修复剂化学还原修复剂H H2 2S S还原剂还原剂本身作为气体，使分散处理剂、控制处理本身作为气体，使分散处理剂、控制处理过程及处理后从土壤中去除为反应气体过程及处理后从土壤中去除为反应气体变得很容易。变得很容易。Cr 6+Cr 3+Cr(OH)3H2S气体有毒气体有毒化学还原修复剂化学还原修复剂零价零价FeFe胶体还原剂胶体还原剂很强的一种还原剂，可以将硝酸盐还原成亚硝酸盐，继而将其还原成氮气或氨很强的一种还原剂，可以将硝酸盐还原成亚硝酸盐，继而将其还原成氮气或氨氮；氮；脱氯反应；脱氯反应；微米、纳米零价微米、纳米零价FeFe胶体，反应的活性表面积较大，可用少量剂量的还原剂达到胶体，反应的活性表面积较大，可用少量剂量的还原剂达到设计的处理效率。设计的处理效率。体系中存在三种还原剂：金属铁（体系中存在三种还原剂：金属铁（FeFe）、亚铁离子（）、亚铁离子（Fe Fe 2+2+）和氢气（）和氢气（H H2 2）。）。反应途径：氢解、还原消除、加氢还原及吸附作用。反应途径：氢解、还原消除、加氢还原及吸附作用。3.6 3.6 原位可渗透反应墙修复原位可渗透反应墙修复概念概念一种实用的现场修复技术；一种实用的现场修复技术；被动的反应材料的原位处理区，这些材料能够降解和滞留流经该墙被动的反应材料的原位处理区，这些材料能够降解和滞留流经该墙体地下水的污染组分，从而达到治理污染组分的目的。体地下水的污染组分，从而达到治理污染组分的目的。优缺点？优缺点？3.6 3.6 原位可渗透反应墙修复原位可渗透反应墙修复原位可渗透反应墙原理原位可渗透反应墙原理通过天然或人工的水力梯度被运送到经过精心放置的处理介质中，通过天然或人工的水力梯度被运送到经过精心放置的处理介质中，形成一个污染地下水斑块。这种污染地下水斑块流经反应墙，经过形成一个污染地下水斑块。这种污染地下水斑块流经反应墙，经过介质的降解、吸附、淋滤，去除溶解的有机质、金属、放射性以及介质的降解、吸附、淋滤，去除溶解的有机质、金属、放射性以及气体的污染物质。气体的污染物质。改变改变pHpH值值土壤中矿物颗粒的溶解土壤中矿物颗粒的溶解和沉淀析出和沉淀析出吸附作用吸附作用为微生物降解提供养料，为微生物降解提供养料，达到去除污染物的目的。达到去除污染物的目的。3.6 3.6 原位可渗透反应墙修复原位可渗透反应墙修复