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近几年的研究发现,多溴联苯醚在环境中分布广泛,又由于它具有持久性有机物的特点,在环境中不易被降解。多溴联苯醚具有生物的富集效应,处于食物链顶级的人类体内多溴联苯醚的含量也有增加的趋势。多溴联苯醚对人体的神经毒性、对器官的危害,对婴儿发育的不良的影响,甚至能引起癌症,这引起了我们的重视,迫切需要我们找到一种治理多溴联苯醚的方法。由于土壤吸附性较强,是多溴联苯醚的主要存在场所。如何修复受多溴联苯醚污染的土壤,如何降解多溴联苯醚这种持久性有机物,已经成为广大学者研究的热点课题。电动力学技术具有容易安装和操作,成本较低,且不破坏原有自然环境,从而能够在进行环境修复的同时,最大限度地保护原有的生态环境等优点。羟基自由基是一种绿色的强氧化剂,反应的最终产物为CO2、H2O,没有二次污染。本文采用强电场放电手段,在常温常压条件下产生高浓度臭氧,再利用高效气液溶解和分离技术制取羟基溶液。本论文主要研究成果如下:
1.研究发现,电动力学过程能有效的促进土壤中BDE15的迁移,其迁移效果与电迁移时间、pH、电解质、表面活性剂环糊精等因素密切相关。电压梯度大,电迁移和电渗析的作用都会增强。但是电压太高,由于两端电极电解产生的气泡增多,浓差极化现象加剧,焦耳热的作用使土壤含水率下降,反而不利于电迁移的进行;反应时间的增加,迁移效果增强,当反应6h后处理效果达到最佳。反应时间越长,土壤受电动力学修复的影响越大,例如影响土壤的pH,从而改变Zate电位,使电渗析流反向流动:初始pH在酸性条件下可以促进土壤中金属离子的溶解,电流增强,电迁移效果较好。偏碱性条件下,由于沉淀物的生成,不利于电修复的进行;NaCl能增加土壤的导电性能,有利于电迁移的进行;环糊精的增溶作用使孔隙水中的BDE15浓度增高,在电渗流的作用下将污染物向极区富集。在本试验中,环糊精的投加量为0.06g/g(土壤)时,处理效果最好。合适的含水率有助于电迁移的进行,本试验中,最佳含水率为60%。
2.电动修复将影响土壤的物理化学性质,例如土壤的pH、导电性能、含水率、及温度等,研究好电动修复对土壤理化性质的影响,对修复后土壤的再利用有重要意义。本文研究了均匀电场和非均匀电场两种情况下,土壤理化性质的变化。发现,土壤在电动力学修复后pH发生了改变,靠近阳极区域土壤被酸化,pH降低至2左右,而阴极区域被碱化,pH升高至12左右。均匀电场对pH的影响较大,非均匀电动力学对土壤pH影响范围比较小,但对电极区附近土壤pH影响程度较大;由于电动修复过程中电渗析流及电解水作用的存在,使土壤的含水率发生了变化,均匀电场中阳极区含水率降低18.2%,阴极区升高11.1%,非均匀电场中阳极区含水率降低6.8%,阴极区升高8.3%。非均匀电动力学对土壤水分的影响范围和程度均比均匀电动力学小;电动修复过程中,两种电场作用下电流都减小,均匀电动修复过程中电流由峰值500mA降到100mA;非均匀电动修复过程中电流由峰值520mA降到380mA,且下降的速率小,说明非均匀电动力学系统的运行稳定性比均匀电动力学系统高;在电动修复过程中阴阳极区土壤的温度都升高,阴极升高的程度大于阳极。
3.研究发现OH溶液对多溴联苯醚有较好的降解能力,降解率受初始浓度的影响,当土壤中多溴联苯醚的初始浓度为3mg/kg时,降解率达到97.54%;·OH溶液的投加量增加降解率增大,当投加量为4mL/g(土壤)时,降解率达到96.38%,再增加·OH的投加量,降解率增加不大;温度是影响·OH溶液降解效率的重要因素,在20℃降解率为96.50%,而达到40℃时,降解率只有89.57%;由于·OH的能迅速与污染物发生反应,所以反应进行1min后,降解率就达到95.60%,再增加反应时间,降解率增加的很小。通过GC-MS对降解产物定性分析,发现大部分BDE15被降解,并最终生成CO2和H2O。