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极化问题
通过大量的电动力学实验, 发现了3 个导致电流降低的极化现象:活化极化、电阻极化和浓差极化现象。
(1)活化极化:电极上水的电解产生气泡(氢气和氧气)会覆盖在电极表面,这些气泡是良好的绝缘体, 从而使电极的导电性下降, 电流降低。
(2)电阻极化:在电动力学过程中会在阴极上形成一层白色膜, 其成分是不溶盐类或杂质。这层白膜吸附在电极上会使电极的导电性下降, 电流降低。
(3)浓差极化:这是由于电动力学过程中H+向阴极迁移,OH-向阳极迁移的速率缓慢引起的(其速率总小于离子在电极上放电的速率), 从而使得电极附近的离子浓度小于溶液中的其他部分。如果酸碱没有被及时中和, 就会使电流降低。
实际应用中常用技术手段
极性交换技术
极性交换技术是在特定的时间间隔改变极性,使阳极产生的氢离子和阴极产生的氢氧根离子中和,防止碱性带和酸性带的形成。极性交换能提高电流密度和修复效率,但其切换电极的周期难以控制,且随着修复的进行,产生的氢离子和氢氧根离子也会减少,切换电极的周期将不再适合。
逼近阳极技术
逼近阳极技术是一种新型的电动力学修复技术,修复前在土壤中距离阴极不同处分别插入一系列电极,随着修复的进行重金属离子在电场作用下不断向阴极迁移,当阳极附近的重金属浓度达到修复要求时,切换工作阳极,以此类推。该技术的优点是修复效果好,可降低能耗,缺点是对阳极移动距离和时间难以控制。
注入缓冲溶液技术
注入缓冲溶液技术是为了控制pH值的变化,往阴阳电极区加入缓冲溶液,特别是为了控制阴极pH值的变化。在缓冲液的选择中,柠檬酸由于其良好的生物降解性、重金属离子络合性、极好的溶解性、安全无毒性,因此常被用作调节pH值的缓冲溶液。注入缓冲溶液的优点是能很好地控制体系的pH值,增加离子强度,提高电流密度,可络合重金属促进其迁移,提高修复效率;缺点是需要的缓冲溶液量会变化,只能靠经验加入。
总结与展望
电动力学修复技术在处理土壤重金属污染方面有很好的效果及很多优点,但是其应用效果取决于土壤中重金属离子的溶解与沉淀程度,在实际应用中为解决这些问题此可能会引起土壤的酸化,发生反应产生新的污染。今后电动力学修复重金属污染土壤技术研究工作应着重研究开发新的电动力学修复装置,提高修复效率。更多的开展电动力学修复重金属污染土壤技术的现场研究,并结合实际问题研究修复工艺,使电动力学修复技术形成工业化模式,更好地修复受污染的土壤,这将会为修复污染的土壤做出巨大的贡献。
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