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(a)原位化学氧化示意图;(b)高锰酸盐注入井;(c)高锰酸盐注入管路系统;(d)芬顿试剂注入井;(e)臭氧注入井
2高锰酸盐氧化技术原理
高锰酸盐是一种强氧化剂,常用的有NaMnO4 和KMnO4,二者具有相似的氧化性能,只是使用上有些差别。KMnO4是由晶体而来,其使用最大的浓度为4%,成本较低,便于运输和使用。而NaMnO4是溶液态的供给,可以达到40%的浓度,成本较高,若成本不是很重要的情况下,更倾向于使用NaMnO4。
高锰酸盐在较宽的pH范围内可以使用,其在地下起反应的时间较长,因而能够有效的渗入土壤并接触到污染物,并且通常不产生热、蒸汽。
高锰酸盐容易受到土壤结构的影响,因为高锰酸盐被还原后会产生不溶于水的二氧化锰(MnO2),这在污染负荷较高的区域,会降低其渗透性,如下图所示。当使用高锰酸盐时,有必要在修复之前进行实验室试验,确定非污染物降解引起的消耗--自然氧化需求(nature oxidant demand ,NOD)。土壤NOD与使用的高锰酸盐浓度有关。研究表明,当每千克土壤NOD超过2 g的MnO4-时,使用高锰酸盐修复成本较高。
使用高锰酸盐进行ISCO修复会降低局部的pH至3左右,以及较高的氧化还原电位,这有可能会促进土壤中部分重金属的迁移,但这些重金属也可能被生成的MnO2所吸附。此外,KMnO4中可能含有砂粒,使用时需要注意其堵塞井筛。NaMnO4浓度较高时,NaMnO4可能会造成注入井口附近的粘土膨胀并堵塞含水层。
3芬顿试剂氧化技术原理
过氧化氢氧化性很强,能与有机污染物反应生成水、二氧化碳、氧气等。当过氧化氢遇到亚铁离子(Fe2+)形成芬顿试剂时,其更加有效。土壤和地下水中都可能存在Fe2+,也可以加入Fe2+催化相关的反应。
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