環(huán)境修復原理與技術-第3章-污染環(huán)境的化學修復原理PPT優(yōu)秀課件

1、2014年鎮(zhèn)江 nE n v i r o n m e n t a l R e m e d i a t i o n Principles and Technology 改簽名！改簽名！ 1 第一章第一章 緒論緒論 第二章第二章 污染環(huán)境的污染環(huán)境的物理物理修復原理修復原理 第三章第三章 污染環(huán)境的污染環(huán)境的化學化學修復原理修復原理 第四章第四章 污染環(huán)境的污染環(huán)境的生物生物修復原理修復原理 第五章第五章 污染環(huán)境的污染環(huán)境的植物植物修復原理修復原理 第六章第六章 污染環(huán)境修復的污染環(huán)境修復的生態(tài)生態(tài)工程工程 第七章第七章 污染污染土壤土壤的環(huán)境修復技術的環(huán)境修復技術 第八章第八章 污染污染水環(huán)境

2、水環(huán)境修復技術修復技術 第九章第九章 污染污染大氣環(huán)境大氣環(huán)境修復技術修復技術 第十章第十章 固體廢棄物固體廢棄物環(huán)境修復技術環(huán)境修復技術 2 n 化學修復的概念及分類 n 化學淋洗修復 n 化學固定修復 n 化學氧化修復 n 化學還原修復 n 原位可滲透反應墻 污染環(huán)境的化學修復 3 環(huán)境的化學修復是利用加入到污染物的化學修復劑 與污染物發(fā)生一定的化學反應，使污染物被降解和 毒性被除去或者降低的修復技術。 化學修復技術：通過化學添加劑清除和降低污染環(huán) 境 中污染物的方法 按照修復技術：化學淋洗修復； 化學固定修復； ，化學氧化修復；化學還原修復；原位可滲透反應 墻修復 化學修復的概念及分類

3、定義定義 分類分類 4 5 化學淋洗修復 概念和原理 借助能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學/生物化學溶劑，利用重力 作用或通過水力壓頭推動淋洗液注入被污染的土層中，然后把含有污染物的液 體從土層中抽提出來，進行分離和污水處理的技術。 圖6 化學淋洗修復原理圖 優(yōu)點：長效性、易性操 作、高滲透、費用合理， 適用范圍廣。 適合于多孔、易滲透的 土壤，適合于重金屬及 水溶態(tài)有機物 6 7 対象：重金屬、農(nóng)藥、油等 化學淋洗修復 8 清水清水 無機溶劑（酸堿鹽）無機溶劑（酸堿鹽） 螯合劑螯合劑 表面活性劑表面活性劑 3.2 3.2 化學淋洗修復化學淋洗修復 土壤質地特征；土壤質地特征； 污染物類

4、型及賦存狀態(tài)；污染物類型及賦存狀態(tài)； 淋洗劑的類型；淋洗劑的類型； 淋洗過程淋洗過程 淋洗液擴散淋洗液擴散污染物溶解污染物溶解溶出污染物溶出污染物 在土壤內(nèi)擴散在土壤內(nèi)擴散從土壤表面向液體擴散從土壤表面向液體擴散 賦存狀態(tài)：水溶態(tài)（以去離子水浸提）、交換態(tài) （MgCl2） 、碳酸鹽結合態(tài)（NaAc-HAc） 、鐵 錳氧化物結合態(tài)（NH2OH-HCl） 、有機結合態(tài) （H2O2） 、殘留態(tài)（HClO4-HF及1:1HCl） 9 化學淋洗修復 淋洗液種類 化學淋洗可去除土壤中的重金屬、芳烴和石油類等烴類化合物以及TCE、多 氯聯(lián)苯、氯代苯酚等鹵化物。主要的淋洗液包括： n 清水。可避免二次污染問題

5、，但去除效率有限，主要用于溶于水的重金屬離 子的去除。 n 無機溶劑，如酸、堿、鹽。通過酸解、絡合或離子交換作用來破壞土壤表面 官能團與污染物的結合。有成本低、效果好、作用快的優(yōu)點，但破壞土壤結構， 產(chǎn)生大量廢液，后處理成本高等。 n 螯合劑。包括EDTA類人工螯合劑和檸檬酸、蘋果酸等天然螯合劑，主要用于 重金屬的去除。人工螯合劑有二次污染問題，天然螯合劑應用前景廣闊。 n 表面活性劑。用于重金屬和疏水性有機污染物的去除?；瘜W表面活性劑有二 次污染問題，生物表面活性劑應用前景廣闊。 10 O OH HO OH OOH O O O OH OH OH O OH HO O O OOH O O 單鼠李

6、糖脂R1（左）和雙鼠李糖脂R2（右） EDTA 檸檬酸 圖7 幾種典型螯合劑和生物表面活性劑 11 3.3 3.3 化學固定修復化學固定修復 定義：在污染環(huán)境中加入化學試劑，使污染物鈍化，定義：在污染環(huán)境中加入化學試劑，使污染物鈍化， 形成不溶性或移動性差，毒性小的物質以降低其對生形成不溶性或移動性差，毒性小的物質以降低其對生 物的有效性。物的有效性。（Chemical immobilizationChemical immobilization） 有機、無機、有機無機復合有機、無機、有機無機復合 12 13 （3 3）共沉淀機理）共沉淀機理 固化劑可以通過自身溶解作用產(chǎn)生陰固化劑可以通過自身溶

7、解作用產(chǎn)生陰 離子與污染元素產(chǎn)生共沉淀作用而達到修復環(huán)境的作用，離子與污染元素產(chǎn)生共沉淀作用而達到修復環(huán)境的作用， 自然界的磷灰石是一種分布廣泛的固化劑，由于成分復自然界的磷灰石是一種分布廣泛的固化劑，由于成分復 雜性，影響其化學反應類型及礦物自身的穩(wěn)定性，利用雜性，影響其化學反應類型及礦物自身的穩(wěn)定性，利用 溶解的磷灰石可去除溶液或礦山土壤中的溶解的磷灰石可去除溶液或礦山土壤中的Pb(Pb(達達100100) )、 Cd(Cd(達達3737-99-99) )、Zn(Zn(達達2727-99-99) )。 （2 2）配合作用機理）配合作用機理 根據(jù)表面配合模式，重金屬離子在根據(jù)表面配合模式，重

8、金屬離子在 顆粒表面的吸附作用是一種表面配合反應，反應趨勢隨顆粒表面的吸附作用是一種表面配合反應，反應趨勢隨 溶液溶液pHpH值或羥基基團的濃度增加而增加，因此表面配合值或羥基基團的濃度增加而增加，因此表面配合 反應主要受酸堿度影響。例如，磷灰石的表面常有大量反應主要受酸堿度影響。例如，磷灰石的表面常有大量 P(OH)P(OH)4 4- -和和Ca(OH)Ca(OH)3 3- -鍵，從而對鍵，從而對PbPb、ZnZn、CdCdHgHg等重金屬等重金屬 離子同樣有配合作用。離子同樣有配合作用。 14 三個普遍性原理： l在高PH值條件下產(chǎn)生固定，形成難溶性的復合物，使金屬離 子難以向地下水淋溶；

9、 l在固定過程中金屬離子被整合到教性復合體的晶體結構中， 很難被溶解和滲濾； l其金屬離子被截留在撤性復合體低滲透性的基質中。 15 3.4 3.4 化學氧化修復化學氧化修復Chemical oxidation remediation 主要是向污染環(huán)境中加入化學氧化劑，分解破壞主要是向污染環(huán)境中加入化學氧化劑，分解破壞 污染環(huán)境中污染物的結構，使污染物降解或轉化污染環(huán)境中污染物的結構，使污染物降解或轉化 為低毒、低移動性物質的一種修復技術。為低毒、低移動性物質的一種修復技術。 定義定義 滿足條件滿足條件 反應必須足夠強烈，使污染物通過降解、蒸發(fā)反應必須足夠強烈，使污染物通過降解、蒸發(fā) 及沉淀等

10、方式去除，并能消除或降低污染物毒性。及沉淀等方式去除，并能消除或降低污染物毒性。 氧化劑及反應產(chǎn)物應對人體無害氧化劑及反應產(chǎn)物應對人體無害 修復過程應是實用和經(jīng)濟的修復過程應是實用和經(jīng)濟的 16 ClOClO2 2的還原電位為的還原電位為1.50V1.50V，其氧化能力僅次于，其氧化能力僅次于O O3 3。 優(yōu)點：優(yōu)點： 氯化脫色能力強，可將水中酚類、氯酚、氰化物氯化脫色能力強，可將水中酚類、氯酚、氰化物 、 硫化物、胺類化合物、腐殖酸等成分氧化去除，硫化物、胺類化合物、腐殖酸等成分氧化去除， 同時又不會與水中氨及硝酸根等反應；同時又不會與水中氨及硝酸根等反應； 在較大的在較大的pHpH值范圍

11、值范圍(6-10)(6-10)內(nèi)消毒殺菌表現(xiàn)出高效內(nèi)消毒殺菌表現(xiàn)出高效 性；不會與水中有機物質反應生成致癌的子氯甲烷性；不會與水中有機物質反應生成致癌的子氯甲烷 (THM)(THM)； 在中性或略偏堿性的水中可迅速氧化水中的鐵錳在中性或略偏堿性的水中可迅速氧化水中的鐵錳 離子，生成不溶于水的離子，生成不溶于水的Fe(OH)Fe(OH)3 3和和Mn0Mn02 2沉淀析出，從而沉淀析出，從而 達到去除目的。達到去除目的。 在土壤修復中，它通常以氣體的形式直接進入污在土壤修復中，它通常以氣體的形式直接進入污 染區(qū)，氧化其中的有機污染物。染區(qū)，氧化其中的有機污染物。 17 (KMn04)(KMn04

12、)的標準還原電位為的標準還原電位為1.491V1.491V，能有效去除，能有效去除 受污染水環(huán)境中的多種有機污染物，還能顯著地控受污染水環(huán)境中的多種有機污染物，還能顯著地控 制氯化副產(chǎn)物，使水中有機污染物的數(shù)量和濃度均制氯化副產(chǎn)物，使水中有機污染物的數(shù)量和濃度均 有顯著的降低。有顯著的降低。 高錳酸鉀不僅對三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶高錳酸鉀不僅對三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶 劑有很好的氧化效果，且對烯烴、酚類、硫化物和劑有很好的氧化效果，且對烯烴、酚類、硫化物和 甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚(MTBE)(MTBE)等其他污染物也很有效。等其他污染物也很有效。 高錳酸鉀通過提供氧原子進行氧化反應，因此

13、高錳酸鉀通過提供氧原子進行氧化反應，因此 反應受反應受pHpH值的影響較小且具有更高的處理效率。值的影響較小且具有更高的處理效率。 18 O O3 3的標準還原電位為的標準還原電位為2.07V2.07V，它是一種強氧化，它是一種強氧化 劑，氧化能力在天然元素中僅次于氟，能迅速而廣劑，氧化能力在天然元素中僅次于氟，能迅速而廣 泛地氧化分解水中的大部分有機物，有效去除色、泛地氧化分解水中的大部分有機物，有效去除色、 濁、嗅味、鐵錳、硫化物、酚、農(nóng)藥、石油制品等。濁、嗅味、鐵錳、硫化物、酚、農(nóng)藥、石油制品等。 水中的溶解度是氧氣的水中的溶解度是氧氣的1212倍，在土壤修復中可快速倍，在土壤修復中可快

14、速 進入土壤水分中；進入土壤水分中；0 03 3自身分解產(chǎn)生的氧氣可為土壤自身分解產(chǎn)生的氧氣可為土壤 中的微生物所利用；中的微生物所利用；0 03 3氧化效率高，可減少修復時氧化效率高，可減少修復時 間，降低成本。但是，在間，降低成本。但是，在0 03 3投量有限的情況下，不投量有限的情況下，不 可能完全去除水中的微量有機物。因此，可能完全去除水中的微量有機物。因此，0 03 3氧化與氧化與 其他方法的聯(lián)用技術去除水中有機污染物效果較好。其他方法的聯(lián)用技術去除水中有機污染物效果較好。 19 雙氧水雙氧水(H(H2 2O O2 2) )能直接氧化水中的有機污染物，同能直接氧化水中的有機污染物，同

15、 時本身只含時本身只含H H、O O兩種元素，使用時不會引入雜質。兩種元素，使用時不會引入雜質。 H H2 2O O2 2具有產(chǎn)品穩(wěn)定、沒有腐蝕性、與水完全混溶、具有產(chǎn)品穩(wěn)定、沒有腐蝕性、與水完全混溶、 無二次污染、氧化選擇性高等優(yōu)點。在水環(huán)境中，無二次污染、氧化選擇性高等優(yōu)點。在水環(huán)境中， H2O2H2O2分解速度很慢，同有機物作用溫和，可保證較分解速度很慢，同有機物作用溫和，可保證較 長時間的殘留氧化作用，也可作脫氯劑長時間的殘留氧化作用，也可作脫氯劑( (還原劑還原劑) )， 不會產(chǎn)生鹵代烴，是較為理想的水環(huán)境氧化劑。不會產(chǎn)生鹵代烴，是較為理想的水環(huán)境氧化劑。 20 FentonFent

16、on試劑試劑 為了提高雙氧水的氧化能力，在雙為了提高雙氧水的氧化能力，在雙 氧水中加入亞鐵離子形成氧水中加入亞鐵離子形成FentonFenton試劑，生成的試劑，生成的HOHO自由自由 基是一種很強的氧化劑，基是一種很強的氧化劑，具有很高的電負性或親電子具有很高的電負性或親電子 性性，可通過脫氫反應、不飽和烴加成反應、芳香環(huán)加，可通過脫氫反應、不飽和烴加成反應、芳香環(huán)加 成反應及與雜原子氮、磷、琉的反應等方式與烷烴、成反應及與雜原子氮、磷、琉的反應等方式與烷烴、 烯烴和芳香烴等有機物進行氧化反應。所以，烯烴和芳香烴等有機物進行氧化反應。所以，HOHO自由自由 基能基能無選擇性地攻擊無選擇性地攻

17、擊有機物分子中的有機物分子中的C-HC-H。 21 電電FentonFenton試劑法試劑法利用電化學法產(chǎn)生的利用電化學法產(chǎn)生的FeFe2+ 2+和 和H H2 2O O2 2作作 為為FentonFenton試劑的持續(xù)來源，兩者產(chǎn)生后立即作用而生試劑的持續(xù)來源，兩者產(chǎn)生后立即作用而生 成具有高度活性的經(jīng)基自由基，使有機物得到降解，成具有高度活性的經(jīng)基自由基，使有機物得到降解， 其實質就是在電解過程中直接生成其實質就是在電解過程中直接生成FentonFenton試劑。試劑。 l 化學藥劑量少，處理成本低；化學藥劑量少，處理成本低； l 處理過程清潔，不會對水質和土壤產(chǎn)生二次污染；處理過程清潔，

18、不會對水質和土壤產(chǎn)生二次污染； 控制的參數(shù)只有電流和電壓，易于實現(xiàn)自動控制；控制的參數(shù)只有電流和電壓，易于實現(xiàn)自動控制； l FeFe2+ 2+和 和H H2 20 02 2以相當?shù)乃俾食掷m(xù)的產(chǎn)生，起初有機物以相當?shù)乃俾食掷m(xù)的產(chǎn)生，起初有機物 降解的速率較慢，但是能持續(xù)有效的降解，有機物能降解的速率較慢，但是能持續(xù)有效的降解，有機物能 得到更加完全的氧化；得到更加完全的氧化； l 降解因素較多，除經(jīng)基自由基氧化外，還有陽極氧降解因素較多，除經(jīng)基自由基氧化外，還有陽極氧 化、電吸附等，處理效率比傳統(tǒng)化、電吸附等，處理效率比傳統(tǒng)FentonFenton試劑法高；試劑法高； l 占地面積小，處理周期

19、短，條件要求不苛刻；占地面積小，處理周期短，條件要求不苛刻； l 易于和其他方法結合，便于廢水的綜合治理。易于和其他方法結合，便于廢水的綜合治理。 22 電電FentonFentonH H2 20 02 2法法 H H2 20 02 2由由0 02 2在陰極還原產(chǎn)生，在陰極還原產(chǎn)生，F(xiàn)eFe2+ 2+由外界加入，在 由外界加入，在 電解池的陰極上曝氧氣或空氣，電解池的陰極上曝氧氣或空氣，0 02 2在陰極上發(fā)生二在陰極上發(fā)生二 電子還原反應電子還原反應( (在酸性條件下）生成在酸性條件下）生成H H2 20 02 2， H H2 20 02 2與加與加 入的入的FeFe2+ 2+發(fā)生 發(fā)生Fe

20、ntonFenton反應，這樣形成一個循環(huán)。另外反應，這樣形成一個循環(huán)。另外 還有部分有機物直接在陽極上被氧化成一些中間產(chǎn)還有部分有機物直接在陽極上被氧化成一些中間產(chǎn) 物物(CO(CO2 2和和H H2 2O)O)。 電電FentonFenton試試 劑法分類劑法分類 23 電電FentonFentonFeFe2+ 2+氧化法 氧化法 FeFe2+ 2+由 由FeFe在陽極氧化產(chǎn)生，在陽極氧化產(chǎn)生， H H2 20 02 2由外界加入。在該由外界加入。在該 體系中導致有機物降解的因素除體系中導致有機物降解的因素除OHOH外，還有外，還有Fe(OH)Fe(OH)2 2、 Fe(OH)Fe(OH)

21、3 3絮凝作用，即陽極氧化產(chǎn)生的活性絮凝作用，即陽極氧化產(chǎn)生的活性FeFe2+ 2+、 、FeFe3+ 3+ 可水解成對有機物有強絡合吸附作用的可水解成對有機物有強絡合吸附作用的Fe(OH)2Fe(OH)2、 Fe(OH)Fe(OH)3 3。 24 電電FentonFentonFeFe2+ 2+還原法 還原法 FeFe2+ 2+由 由FeFe3+ 3+在陰極還原產(chǎn)生， 在陰極還原產(chǎn)生，H H2 2O O2 2由外界加入。電由外界加入。電Fenton-Fenton- FeFe2+ 2+還原系統(tǒng)將一個使 還原系統(tǒng)將一個使FentonFenton反應器和一個使反應器和一個使Fe(OH)Fe(OH)2

22、 2還原為還原為 FeFe3+ 3+的電解裝置合并成一個反應器。 的電解裝置合并成一個反應器。FeFe3+ 3+借助于 借助于FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3或或 Fe(OH)Fe(OH)3 3，生成污泥。每次投加一定量原水，循環(huán)泵回流以保，生成污泥。每次投加一定量原水，循環(huán)泵回流以保 證電解槽內(nèi)的混合效果；初期運行時，加入濃證電解槽內(nèi)的混合效果；初期運行時，加入濃FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3，溶，溶 液與廢水相混合，以滿足初期液與廢水相混合，以滿足初期FeFe3+ 3+濃度的要求； 濃度的要求；H H2 20 02 2通過進料通過進料 泵連續(xù)投加。反應過程中形成的

23、泵連續(xù)投加。反應過程中形成的Fe(OH)Fe(OH)3 3經(jīng)過絮凝和經(jīng)過絮凝和pHpH值調(diào)節(jié)值調(diào)節(jié) 后可重新使用，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量少。后可重新使用，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量少。 25 電電Fenton-FeFenton-Fe2+ 2+氧化 氧化-H-H2 2O O2 2法法 FeFe2+ 2+由 由FeFe在陽極氧化產(chǎn)生，在陽極氧化產(chǎn)生，H H2 2O O由由O O2 2在陰極還原產(chǎn)生。在陰極還原產(chǎn)生。 以平板鐵或鐵網(wǎng)為陽極，多孔炭電極以平板鐵或鐵網(wǎng)為陽極，多孔炭電極( (或炭棒或炭棒) )為陰極，為陰極， 在陰極通以氧氣或空氣。反應中生成的三價鐵離子將在陰極通以氧氣或空氣。反應中生成的三價鐵離子將

24、與溶液中的氫氧根離子結合生成絮狀的與溶液中的氫氧根離子結合生成絮狀的Fe(OH)Fe(OH)3 3， Fe(OH)Fe(OH)3 3將包裹有機物共沉積，經(jīng)過濾后從濾渣中除將包裹有機物共沉積，經(jīng)過濾后從濾渣中除 去。去。 26 電電Fenton-FeFenton-Fe2+ 2+還原 還原-H-H2 2O O2 2法法 FeFe2+ 2+和 和H H2 20 02 2分別由分別由FeFe3+ 3+和 和0 02 2在陰極還原產(chǎn)生。通電時。在陰極還原產(chǎn)生。通電時。 O O2 2在陰極得到在陰極得到2 2個電子被還原為個電子被還原為H H2 20 02 2，同時由外界加入，同時由外界加入 的的FeFe

25、3+ 3+，也在陰極還原生成 ，也在陰極還原生成FeFe2+ 2+， ，F(xiàn)eFe2+ 2+和 和H H2 20 02 2組成組成 FentonFenton試劑。試劑。 課后作業(yè)課后作業(yè)：1 1）FentonFenton試劑發(fā)展概述。試劑發(fā)展概述。 2 2）FentonFenton試劑法的氧化機理和因響因素。試劑法的氧化機理和因響因素。 二二選一選一 論文論文形式形式 27 光催化氧化光催化氧化 以太陽光為潛在的輻射源，激發(fā)半導體催化劑，以太陽光為潛在的輻射源，激發(fā)半導體催化劑， 產(chǎn)生穴和電子對，具有很強的氧化還原能力。當用于產(chǎn)生穴和電子對，具有很強的氧化還原能力。當用于 降解水中有機物時，光生

26、空穴將產(chǎn)生自由基降解水中有機物時，光生空穴將產(chǎn)生自由基( (OH)OH)等等 強氧化性自由基，可以成功地分解水中包括難降解有強氧化性自由基，可以成功地分解水中包括難降解有 機物在內(nèi)的大多類染物。機物在內(nèi)的大多類染物。 Photocatalytic oxidation Conduction band Valence band Band gap 28 優(yōu)點優(yōu)點 以太陽光為最終要求的輻射能源以太陽光為最終要求的輻射能源, ,價廉價廉. . 降解速度快，一般只需要幾十分鐘到幾個小時降解速度快，一般只需要幾十分鐘到幾個小時. . 降解無選擇性，幾乎能降解任何有機物，尤其適降解無選擇性，幾乎能降解任何有機

27、物，尤其適 合于氯代有機物、多環(huán)芳烴等；合于氯代有機物、多環(huán)芳烴等； 條件溫和，投資少，能耗低，在紫外光照射或陽條件溫和，投資少，能耗低，在紫外光照射或陽 光下即可發(fā)生光催化氧化反應；光下即可發(fā)生光催化氧化反應； 無二次污染，有機物徹底被氧化降解為無二次污染，有機物徹底被氧化降解為CO2CO2和和H2OH2O 等無害物質；等無害物質； 缺點缺點 無高效催化劑，對太陽光的利用率低；無高效催化劑，對太陽光的利用率低； 還沒有合適的載體和固定化方法，光催化氧化反還沒有合適的載體和固定化方法，光催化氧化反 應器都是小型的；應器都是小型的； 反應機理研究中尚缺乏中間產(chǎn)物及活性物種的鑒反應機理研究中尚缺乏

28、中間產(chǎn)物及活性物種的鑒 定，機理研究仍處于設想與推測階段定，機理研究仍處于設想與推測階段 29 化學還原修復化學還原修復 3.5 3.5 化學還原修復化學還原修復Chemical reduction remediation 利用化學還原劑將污染環(huán)境中的污染物利用化學還原劑將污染環(huán)境中的污染物 質還原從而去除的方法質還原從而去除的方法, ,主要修復地下水中對還原作用主要修復地下水中對還原作用 敏感的污染物，如鉻酸鹽、硝酸鹽和一些氯代試劑，反敏感的污染物，如鉻酸鹽、硝酸鹽和一些氯代試劑，反 應區(qū)設在污染土壤的下方或污染源附近的含水土層中應區(qū)設在污染土壤的下方或污染源附近的含水土層中. . SOSO

29、2 2還原劑還原劑 H H2 2S S還原劑還原劑 0 0價鐵膠體還原劑價鐵膠體還原劑 30 化學還原修復 還原劑種類和方法 根據(jù)采用的不同還原劑化學還原修復法可以分為活潑金屬還原法和催化還 原法。前者以鐵、鋁、鋅等金屬單質為還原劑，后者以氫氣以及甲酸、甲醇等 為還原劑，一般都必須有招化劑存在才能使反應進行。常用的還原劑有S02、H2S 氣體和零價Fe膠體等。其中零價Fe膠體是很強的還原劑，能夠還原硝酸鹽為亞 硝酸鹽，繼而將其還原為氮氣或氨氮。零價Fe膠體能夠脫掉很多氯代試劑中的 氯離子，并將可遷移的含氧陰離子如CrO42-和TcO4-以及UO22+等含氧陽離子轉化成 難遷移態(tài)。零價Fe既可以

30、通過井注射，也可以放置在污染物流經(jīng)的路線上，或 者直接向天然含水土層中注射微米甚至納米零價Fe膠體。注射微米、納米零價 Fe膠體后，由于反應的活性表面積增大，因此用少劑量的還原劑就可達到設計 的處理效率。 31 3.6 原位可滲透反應墻修復原位可滲透反應墻修復 in-situ Permeable Reactive Barrier 可滲透反應墻可滲透反應墻 一個被動的反應材料的原位處理區(qū)，這一個被動的反應材料的原位處理區(qū)，這 些反應材料能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體地下水的污染約些反應材料能夠降解和滯留流經(jīng)該墻體地下水的污染約 分，從而達到治理污染組分的目的。分，從而達到治理污染組分的目的。 優(yōu)點優(yōu)點

31、 無需外加動力無需外加動力 不占地面空間不占地面空間 無需儲存、運輸及清理無需儲存、運輸及清理 運行維護費少運行維護費少 缺點缺點 不能保證污染斑塊中擴散出來的污染物完全被攔截不能保證污染斑塊中擴散出來的污染物完全被攔截 污染物不斷沉積，被動系統(tǒng)有可能失去其活性污染物不斷沉積，被動系統(tǒng)有可能失去其活性 環(huán)境條件改變時，被固定的污染物有可能重新活化環(huán)境條件改變時，被固定的污染物有可能重新活化 32 原位可滲透反應墻原理原位可滲透反應墻原理 墻體可能包含墻體可能包含 一些反應物用于降一些反應物用于降 解揮發(fā)的有機質，解揮發(fā)的有機質， 螯合劑用于滯留重螯合劑用于滯留重 金屬、營養(yǎng)及氧氣金屬、營養(yǎng)及氧

32、氣 用于提高微生物的用于提高微生物的 生物降解作用。生物降解作用。 活性物質具備條件：污染組分與活性物質之間應有一定活性物質具備條件：污染組分與活性物質之間應有一定 的物理、化學或生物反應性，從而確保其流經(jīng)系統(tǒng)時，的物理、化學或生物反應性，從而確保其流經(jīng)系統(tǒng)時， 污染組分能全部被清除；處理區(qū)的活性物質應能大量獲污染組分能全部被清除；處理區(qū)的活性物質應能大量獲 得，以確保處理系統(tǒng)能長期有效地發(fā)揮功用；活性物質得，以確保處理系統(tǒng)能長期有效地發(fā)揮功用；活性物質 不應產(chǎn)生二次污染。不應產(chǎn)生二次污染。 33 活性物質去除污染組分的機理活性物質去除污染組分的機理 改變環(huán)境的改變環(huán)境的pHpH值，影響對污染

33、物中值，影響對污染物中pHpH值或氧化還原值或氧化還原 電位敏感的組分的溶解度以及衰減反應的速率。電位敏感的組分的溶解度以及衰減反應的速率。 通過土壤中礦物顆粒的溶解和沉淀析出作用，達到處通過土壤中礦物顆粒的溶解和沉淀析出作用，達到處 理污染組分的目的。理污染組分的目的。 吸附作用。吸附作用。 為微生物降解作用提供養(yǎng)料，達到去除污染物的目的為微生物降解作用提供養(yǎng)料，達到去除污染物的目的 采用一些物理過程來去除污染組分。采用一些物理過程來去除污染組分。 34 可滲透反應墻修復影響因素可滲透反應墻修復影響因素 墻體水力特征墻體水力特征。 化學活性物質?；瘜W活性物質。 監(jiān)測。監(jiān)測。 安全。安全。 作

34、業(yè)：簡述光催化的原理及其優(yōu)勢。作業(yè)：簡述光催化的原理及其優(yōu)勢。 35 污染環(huán)境的生物修復 36 什么是生物修復 基本知識 1.生物修復技術主要是利用生物特有的分解有毒有害物 質的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達到清除環(huán)境 污染的目的。 2. 廣義的生物修復通常是指利用各種生物（包括微生物 ，動物和植物）的特性，吸收、降解、轉化環(huán)境中的污染物 ，使受污染的環(huán)境得到改善的治理技術。廣義的生物修復可 以分為微生物修復、植物修復、動物修復和生態(tài)修復四大類 。 37 38 39 40 一、生物修復技術的基本概念一、生物修復技術的基本概念 3. 3. 狹義的生物修復狹義的生物修復 通常是指在自然或人

35、工控制的條件下，利用特定的通常是指在自然或人工控制的條件下，利用特定的 微生物降解、清除環(huán)境中污染物的技術。微生物降解、清除環(huán)境中污染物的技術。 土著微生物土著微生物 外來微生物外來微生物 基因工程菌基因工程菌 采用基因工程技術，將降解性質粒轉移到一些能采用基因工程技術，將降解性質粒轉移到一些能 在污水和受污染土壤中生存的菌體內(nèi)定向地構建高效在污水和受污染土壤中生存的菌體內(nèi)定向地構建高效 降解難降解污染物的工程菌。降解難降解污染物的工程菌。 41 生物修復的產(chǎn)生與發(fā)展 生物修復起源于有機污染物的治理，利用好氧或厭氧微生物處理污 水已有l(wèi)00多年的歷史，但是利用生物修復技術處理現(xiàn)場有機污染物才有

36、 30年的歷史。1972年美國清除賓夕法尼亞州的Ambler管線泄漏的汽油是 史料所記載的首次應用生物修復技術。 20世紀80年代以后基礎研究的成果被應用于大范圍的污染環(huán)境治理 ，并取得了相當?shù)某晒Γ瑥亩l(fā)展成為一種新的生物治理技術。 1989年，美國阿拉斯加海域受到大面積石油污染，生物修復技術首 次大規(guī)模應用，取得了很好的效果。阿拉斯加溢油生物修復成為生物修 復史上的里程碑，至此，生物修復技術成為一種可被人們接受的油泄漏 治理方法。 我國關于生物修復的研究起步較晚，目前尚處于小試與中試階段， 還需進一步發(fā)展 基本知識 42 生物修復的類型 按修復主體可分為微生物修復、植物修復、動物修復、生態(tài)

37、修復。 按修復受體可分為土壤生物修復、地下水生物修復、河流生物修復 、湖泊水庫生物修復、海洋生物修復、大氣生物修復、礦區(qū)生物修復、 垃圾場生物修復等。 按修復場所可分為原位生物修復、異位生物修復和原位-異位聯(lián)合 生物修復。 基本知識 43 生物修復的特點 與化學、物理處理方法相比，生物修復技術具有下列的優(yōu)點： 費用少，僅為傳統(tǒng)化學、物理修復經(jīng)費的3050； 操作簡便， 環(huán)境影響小； 最大限度地降低污染物的濃度； 可應用于其它技術 難以應用的場地； 可以同時處理受污染的土壤和地下水，與其它技 術結合彈性大。 同時有以下缺點： 耗時長； 運行條件苛刻； 對污染物有選 擇性，低生物有效性、難降解性常

38、使生物修復不能進行。 基本知識 44 生物修復的原則 生物修復必須遵循的四項原則是使用適合的生物、在適合的場所、 適合的環(huán)境條件和適合的技術費用下進行。 適合的生物是生物修復的先決條件，它是指具有正常生理和代謝能 力，并能以較大的速率降解或轉化污染物，并在修復過程中不產(chǎn)生毒性 產(chǎn)物的生物體系。 適合的場所是指要有污染物和合適的生物相接觸的地點，污染場地 不含對降解菌種有抑制作用的物質且目標化合物能夠被降解。 適合的環(huán)境條件是指要控制或改變環(huán)境條件，使生物的代謝與生長 活動處十最佳狀態(tài)。環(huán)境因子包括溫度、濕度、O2、pH值、無機養(yǎng)分、 電子受體等。 適合的技術費用是指生物修復技術費用必須盡可能低

39、，至少低于同 樣可以消除該污染物的其他技術。 45 用于生物修復的微生物 土著微生物 污染環(huán)境中的原有微生物，種類多、代謝類型多樣，“食譜 ”廣。據(jù)報道，能夠降解烴類的微生物有70多個屬、200余種；其中細菌 約有40個屬。表1列舉了某些難降解有機物和重金屬及其相應的降解轉化 微生物。 外來微生物 人為富集和培養(yǎng)的高效菌，一般為復合菌群。 基因工程菌 采用基因工程技術，將降解性質粒轉移到一些能在污水和受 污染土壤中生存的菌體內(nèi)定向地構建高效降解難降解污染物的工程菌。 用于生物修復的其他微生物 包括藻類和微型動物。 微生物產(chǎn)品和酶 環(huán)境微生物修復機理 46 環(huán)境微生物修復機理 表2 難降解有機物

40、和重金屬及其相應的降解轉化微生物 47 環(huán)境微生物修復機理 48 污染物的生物遷移轉化途徑 污染物的擴散遷移 環(huán)境微生物修復機理 污染物的吸附與沉積 微生物對污染物的吸收 污染物的降解與累積 污染物的富集 污染物的生物轉化 49 有機污染物進入微生物體的過程 主動運輸 需要消耗能量，可以逆物質濃度梯度進行，需要載體蛋白的 參與，對被運輸?shù)奈镔|有高度的立體專一性，為主要方式。 被動擴散 微生物吸收營養(yǎng)物各種方式中最簡單的一種，不規(guī)則運動的 營養(yǎng)物質分子通過細胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外向低濃度的胞 內(nèi)擴散，具有非特異性。 促進擴散 在運輸過程中不需要消耗能量，物質本身在分子結構上也不 會發(fā)生變化，同樣不能進行逆濃度運輸需要借助于位于細胞膜上的一種 載體蛋白參與物質運輸。 基團轉位 另一類類型的主動運輸，在物質運輸過程