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多氯联苯(PCBs)进入环境后,随大气沉降、降雨和地表径流等迁移并最终在土壤/沉积物上沉积,造成土壤/沉积物的污染,因而对此类污染土壤的修复非常必要。绝大部分土壤修复技术对土壤的渗透性有较高的要求,处理效果随粘性增加而降低。电动力学(Electrokinetic,EK)技术利用电场驱动土壤中的污染物迁移,在粘性土壤修复上具有很大的潜力。
本文首先介绍了污染土壤分析和修复技术现状,以2,3-二氯联苯(2,3-dichlorobiphenyl)和3,3’-二氯联苯(3,3’-dichlorobiphenyl)代表PCBs污染土壤为对象,活性炭纤维(ACF)为固相萃取材料,研究了亚临界水萃取-固相萃取联用技术(SBWE-SPE)萃取土壤中PCBs,继而用微波作为加热源辅助SBWE-SPE技术,得出萃取的最优化条件;最后用不同表面活性剂强化土壤中PCBs解吸,并研究用吐温80(Tween80)和腐植酸(HA)辅助电动力学修复PCBs污染土壤的最佳条件。论文的主要结论包括:
(1)以活性炭纤维作为固相萃取剂,对水中PCBs的吸附率接近100%,吸附后用正己烷作为洗脱,2,3-dichlorobiphenyl和3,3’-dichlorobiphenyl的回收率均在90%以上。采用SBWE-SPE联用技术萃取土样中的PCBs,在最佳萃取条件下即250℃下萃取60min,2,3-dichlorobiphenyl和3,3’-dichlorobiphenyl的萃取回收率分别达到75%和83%。
(2)微波亚临界水萃取-固相萃取技术(MAE-SBWE-SPE)萃取土壤中PCBs的最佳萃取温度为225℃,最佳萃取时间为20min,萃取回收率达到85%以上。对长江底泥样品的测定结果表明,该方法对目标物的测定值要高于索氏提取的测定值,具有较好的选择性、灵敏度高,省时,所用有机溶剂少等优点。
(3)单种表面活性剂对PCBs的解吸效果的强化作用为:Tween80>SDBS>HTAB。三种表面活性剂在土壤上都有较大的吸附,吸附作用大小为:HTAB>Tween80>SDBS。水相表面活性剂促进PCBs的解吸,吸附态表面活性剂抑制PCBs的解吸。表面活性剂对PCBs解吸效果的强化作用主要由表面活性剂水相胶束浓度贡献,PCBs的解吸率同水相胶束浓度正线性相关。在土壤修复过程中,必需使用较高的表面活性剂浓度,使水相表面活性剂对PCBs的解吸强化作用大于吸附态表面活性剂的PCBs解吸的抑制作用。
(4)Tween80和HA都有助于强化电动力学修复PCBs污染土壤,且最佳浓度为20mmol/L。但HA较Tween80具有一下几点优势:①普遍性②价格便宜③无毒性,无二次污染。HA作为化学助剂时,电动力学修复PCBs污染土壤的最佳条件为:电压10V、30%含水率、运行16h。实际污染土壤在此条件下,大部分2,3-二氯联苯和3,3’-二氯联苯迁移到阴极附近,迁移效果比较理想,土壤得到较好修复,便于后续处理。