一種可持續(xù)去除地下水Cr污染的原位修復(fù)系統(tǒng)及修復(fù)方法，該系統(tǒng)包括放入滲透式反應(yīng)墻沉箱內(nèi)的一層或多層鐵網(wǎng)，置于鐵網(wǎng)內(nèi)的一層或多層PVC網(wǎng)，置于PVC網(wǎng)內(nèi)的鐵填料，插入鐵填料內(nèi)的鐵刷式電極，鐵刷式電極置于滲透式反應(yīng)墻沉箱內(nèi)一端的尖部觸及到鐵網(wǎng)，與鐵網(wǎng)和鐵刷式電極連接有電源；其方法為：當(dāng)鐵填料鈍化后，選取鐵網(wǎng)一角為正極，鐵刷式電極為負(fù)極，通過電源通電，再選取鐵網(wǎng)另一角為正極，通電同樣時間，最后再顛倒正負(fù)極，通電同樣時間，陰極的一側(cè)，表面會析出大量的氫，對其上的附著層有剝落和清除作用，使鐵表面鈍化層剝落；陽極一側(cè)鐵離子大量溶出，將鐵填料表面的沉淀剝落；本發(fā)明專利技術(shù)能夠可持續(xù)地去除Cr污染，并有效地解決傳統(tǒng)PRB應(yīng)用的鈍化問題。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及地下水中Cr的去除
，具體涉及。
技術(shù)介紹
目前，我國乃至世界許多地區(qū)的地下水都不同程度受到Cr污染，嚴(yán)重威脅居民的飲用水安全，地下水中Cr污染越來越受到廣泛關(guān)注。Cr被列為對人體危害最大的八種化學(xué)物質(zhì)之一，是國際公認(rèn)的三種致癌金屬之一，同時也是美國EPA公認(rèn)的129種重點污染物之一。世界衛(wèi)生組織(WHO)《飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》都規(guī)定六價Cr標(biāo)準(zhǔn)為0.05mg/L。受Cr污染的地下水修復(fù)通常采用抽出-處理法，包括物化法、化學(xué)法、生物法和這些技術(shù)的復(fù)合集成法。抽取-處理法將地下污染水抽取后再進(jìn)行處理，成本高、周期長、能耗大、容易造成二次污染，不能進(jìn)行原位修復(fù)及有效解決抽出直接使用的問題，更不能從宏觀上長期保障我國居民的飲用水安全。PRB (滲透式反應(yīng)墻)技術(shù)是一種高效經(jīng)濟(jì)的新興原位修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)無需外加動力、地面儲存處理措施，運(yùn)行和維護(hù)成本較低，能夠同時去除多種污染物，包括重金屬、有機(jī)物、放射性核素和營養(yǎng)物質(zhì)。該技術(shù)在歐美已經(jīng)成功運(yùn)用到實地污染地下水修復(fù)中，在我國該技術(shù)還處于起步階段。零價鐵由于具有價廉、高還原勢、反應(yīng)速度快的特點，成為PRB應(yīng)用最多的的反應(yīng)介質(zhì)材料。很多現(xiàn)場和實驗室應(yīng)用Fe-PRB去除Cr (VI)都取得了較好的效果。在Fe-PRB系統(tǒng)中Cr (VI)首先還原為Cr (III)，伴隨零價鐵被氧化為Fe (II)或Fe (III)，接著Cr以Cr (III)氫氧化物或Fe (III)/Cr (III)氫氧化物的形式沉淀下來。在PRB運(yùn)行過程中，零價鐵或二價鐵被Cr(VI)氧化為三價鐵,引起pH值升高。同時,零價鐵在好氧條件下被氧氣氧化,在厭氧條件下會被水氧化，都伴隨著PH值的升高。這使得在PRB長期運(yùn)行過程中，形成堿性條件，導(dǎo)致零價鐵表面生成鐵的氧化物、氫氧化物等沉淀。目前，PRB應(yīng)用過程中的瓶頸問題是長期運(yùn)行過程中出 現(xiàn)的由于零價鐵的鈍化導(dǎo)致處理能力降低的問題。零價鐵表面沉淀根據(jù)厚度和組成不同會不同程度覆蓋鐵表面活性位點，導(dǎo)致電子傳遞阻力增加，零價鐵表面反應(yīng)活性降低。Henderson和Demond收集了多個污染場地的原位PRB運(yùn)行數(shù)據(jù),識別出影響PRB運(yùn)行的參數(shù)，認(rèn)為零價鐵的活性相比于滲透性降低是制約PRB長期有效運(yùn)行的最主要因素。Flurry等對瑞士某Cr污染場地PRB進(jìn)行4年研究，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致PRB處理效果降低的主要原因是零價鐵的鈍化，同時并未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。污染水的無機(jī)離子組成會影響沉淀的生成，在實驗室和現(xiàn)場運(yùn)行PRB中發(fā)現(xiàn)多種沉淀物質(zhì)，如Fe (III) and Cr(III)共沉淀形成的Cr (HI) -Fe (III)氫氧化物沉淀，各種鐵的氧化物，鐵的氫氧化物和碳酸鹽沉淀等。目前報道的零價鐵解鈍化方法包括酸洗和超聲處理等，但這些手段不同程度上存在處理費用高、工作量大、可操作性不強(qiáng)等問題。因此，目前亟需一種成本低、效率高、易于操作、可用于實際處理場地的技術(shù)，從而有效解決影響PRB應(yīng)用的鈍化問題。滲透式反應(yīng)墻的安裝技術(shù)通常有以下幾種安裝技術(shù):傳統(tǒng)溝槽式安裝、沉箱式安裝、芯軸式安裝和連續(xù)挖掘填埋。溝槽式安裝采用挖空回填的方式，在擬開挖的反應(yīng)單元周圍打入板樁以支撐加固，之后采用鋤耕機(jī)和蛘殼式挖泥機(jī)等設(shè)備挖出一條溝槽的方法。沉箱式安裝為利用預(yù)制的鋼制沉箱幫助開挖，當(dāng)沉箱達(dá)到既定深度將其內(nèi)部土清除，填上反映介質(zhì)。芯軸式安裝利用一個中空鋼軸或芯軸來開辟一塊裝填反應(yīng)介質(zhì)的空隙，然后將介質(zhì)填進(jìn)去。連續(xù)式開挖能連續(xù)開挖40cm-60cm的窄槽，同時立即用反應(yīng)介質(zhì)回填或放入防滲的高密度聚氯乙烯連續(xù)隔膜。在污染羽狀較寬、濃度較高、水流速度較大的地方多用沉箱的隔水漏斗-導(dǎo)水門系統(tǒng)，沉箱通常直徑為2.4m或者更小，直徑越小越易推入且保持豎直狀態(tài)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供，該原位修復(fù)系統(tǒng)能夠可持續(xù)地去除Cr污染，有效地解決傳統(tǒng)PRB應(yīng)用的鈍化問題，在傳統(tǒng)的PRB系統(tǒng)填料零價鐵鈍化后無需更換材料，實現(xiàn)鐵活性原位恢復(fù)，延長了 PRB系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。為達(dá)到以上目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案:一種可持續(xù)去除地下水Cr污染的原位修復(fù)系統(tǒng)，包括放入滲透式反應(yīng)墻沉箱I內(nèi)并緊貼其內(nèi)壁的一層或多層鐵網(wǎng)2，置于鐵網(wǎng)2內(nèi)的一層或多層PVC網(wǎng)3，置于PVC網(wǎng)3內(nèi)的鐵填料4，插入滲透式反應(yīng)墻沉箱I中心位置鐵填料4內(nèi)的鐵刷式電極5，所述鐵刷式電極5置于滲透式反應(yīng)墻沉箱I內(nèi)一端的尖部觸及到鐵網(wǎng)，還包括與鐵網(wǎng)2和鐵刷式電極5連接的電源6。還包括和滲透式反應(yīng)墻沉箱I連通的電解質(zhì)投加攪拌容器7。所述電源6的有效電壓為0-50V，有效電流為0-5A。上述所述的原位修復(fù)系統(tǒng)的修復(fù)方法，首先將人工合成Cr污染水從滲透式反應(yīng)墻沉箱I進(jìn)水口流入，出水口流出，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時間，鐵填料4對Cr6+的去除率低于設(shè)定的去除率時，即鐵填料4鈍化后，選取鐵網(wǎng)2—角為正極，鐵刷式電極5為負(fù)極，通過電源6通電l_30min后，再選取鐵網(wǎng)2另一角為正極，通電同樣時間，最后再顛倒正負(fù)極，通電同樣時間，通過外加一定的電場，陰極的一側(cè)，表面會析出大量的氫，大量氣泡從鐵填料4表面迸發(fā)出來，對其上的附著層有剝落和清除作用，使鐵表面鈍化層剝落；陽極的一側(cè)鐵離子大量溶出，將鐵填料4表面的沉淀剝落；在電化學(xué)解鈍化過程中，當(dāng)鐵作為陰極并有一定的電位值時，發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)，析出大量的氫:陽極:2H20— O2 + 4H+ + 4e陰極:2H20十 2e — H2 十 2OH當(dāng)鐵作為陽極時，發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)，陽極會有鐵離子產(chǎn)生:陽極:Fe— Fe2+ 十 2e陰極:2H20十 2e—H2 十 2OH (2) O2 十 2H20 十 4e — 4OH。在通電時，通過電解質(zhì)投加攪拌容器(7向鐵填料(4中添加無水硫酸鈉作為電解質(zhì)，無水硫酸鈉的投加量為0.5g/L。所述人工合成Cr污染水中Cr為25mg/L ；Na2SO4為0.5g/L。本專利技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:(I)所有處理在單一的反應(yīng)裝置中完成，無需更換材料，可節(jié)省成本；(2)解鈍化后反應(yīng)器去除Cr效率高且不會造成二次污染(3)適用于PRB沉箱式安裝技術(shù)，施工簡單、操作方便，自動化程度高。附圖說明圖1是本專利技術(shù)原位修復(fù)系統(tǒng)透視圖。圖2是本專利技術(shù)原位修復(fù)系統(tǒng)模擬槽(沉箱體積裝置)透視圖。圖3是鐵刷電極示意圖，其中圖3a為主視圖，圖3b為俯視圖。圖4是原位修復(fù)系統(tǒng)中Cr隨時間變化曲線圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1和圖2所示，本專利技術(shù)一種可持續(xù)去除地下水Cr污染的原位修復(fù)系統(tǒng)，包括放入滲透式反應(yīng)墻沉箱I內(nèi)并緊貼其內(nèi)壁的一層或多層鐵網(wǎng)2，置于鐵網(wǎng)2內(nèi)的一層或多層PVC網(wǎng)3，置于PVC網(wǎng)3內(nèi)的鐵填料4，插入滲透式反應(yīng)墻沉箱I中心位置鐵填料4內(nèi)的鐵刷式電極5，所述鐵刷式電極5置于滲透式反應(yīng)墻沉箱I內(nèi)一端的尖部觸及到PVC網(wǎng)3，還包括與鐵網(wǎng)2和鐵刷式電極5連接的電源6。還包括和滲透式反應(yīng)墻沉箱I連通的電解質(zhì)投加攪拌容器7。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式，所述電源6的有效電壓為0-50V，有效電流為0-5A。如圖3所示，為鐵刷電極示意圖，其中圖3a為主視圖，圖3b為俯視圖。實施例采用一個6X4X3=72cm3的有機(jī)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種可持續(xù)去除地下水Cr污染的原位修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于：包括放入滲透式反應(yīng)墻沉箱（1）內(nèi)并緊貼其內(nèi)壁的一層或多層鐵網(wǎng)（2），置于鐵網(wǎng)（2）內(nèi)的一層或多層PVC網(wǎng)（3），置于PVC網(wǎng)（3）內(nèi)的鐵填料（4），插入滲透式反應(yīng)墻沉箱（1）中心位置鐵填料（4）內(nèi)的鐵刷式電極（5），所述鐵刷式電極（5）置于滲透式反應(yīng)墻沉箱（1）內(nèi)一端的尖部觸及到鐵網(wǎng)，還包括與鐵網(wǎng)（2）和鐵刷式電極（5）連接的電源（6）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉翔，李淼，盧欣，
申請(專利權(quán))人：清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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