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氯代烃污染地下水绿色高效修复新方法

北极星环境修复网  来源:生态修复网    2020/12/3 16:44:55  我要投稿  

北极星环境修复网讯:目前氯代烃污染地下水修复工程多采用铁系物质进行还原脱氯,如注入EHC药剂、构筑零价铁/含铁矿物渗透性反应墙等。以往研究表明,虽然硫化物是一种广泛存在于厌氧环境中的优良还原剂和亲核剂,但通常在硫酸盐还原菌等作用下形成硫化铁矿物后,才可使氯代烃发生生物地球化学还原脱氯过程(BiRD)。此外,可添加乳化油、糖蜜、乳酸盐等碳源进行生物刺激,进行强化还原脱氯(ERD)。

与其他商业碳材料相比,生物质炭(BC)来源广泛、价格低廉,在农业及环境修复等领域具有较好的规模化应用前景。

图1 四氯乙烯降解及其还原产物的浓度变化

值得说明的是,在中性和碱性条件下,艾草基生物质炭均可催化四氯乙烯发生还原脱氯,适用范围较广。此外,该修复途径的最终产物为乙炔和氯离子,且转化率超过99%,反应过程更为环境友好,可有效降低二次污染。通过X射线光电子能谱技术分析表明,生物质炭的催化能力归因于其表面的吡啶氮(N6),即与N6相邻的C和O原子促进了亲核反应的发生。其中,硫化物浓度和生物质炭投加量是脱氯反应的限制因素,且硫化物浓度的影响最大。

图2 艾草基生物质炭催化硫化物还原四氯乙烯脱氯途径

该研究为氯代烃污染地下水工程修复提供了突破性的新思路:首先,生物质碳材料具有高效吸附作用,注入地下水中后,可快速吸附并阻控地下水中的氯代烃污染,抑制氯代烃的迁移和扩散;随后,利用原有地层中的硫化物或额外注入硫化物,在生物质碳的催化作用下,可进一步强化吸附或游离态的氯代烃还原脱氯;后续也可人为添加碳源,联合微生物修复,实现氯代烃污染地下水的绿色可持续、高效修复。

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