【摘要】：本研究以傳統(tǒng)電芬頓機理為理論基礎(chǔ),針對含有MTBE污染的地下水修復(fù)問題,建立了共陽極電芬頓系統(tǒng);將傳統(tǒng)電芬頓系統(tǒng)和共陽極電芬頓系統(tǒng)進行了對比,從機理上證實共陽極電解系統(tǒng)有自動生成H O、?OH、Fe的潛力和無需外加化學(xué)試劑的優(yōu)勢,揭示共陽極電解芬頓系統(tǒng)中Fe的累積機理和動力學(xué)規(guī)律以及工業(yè)化應(yīng)用的潛力。本研究依托小型的槽模擬實驗裝置,使用模擬MTBE污染的地下水,分別設(shè)置單陰極和單陽極電解系統(tǒng)、共陽極電解系統(tǒng),并設(shè)置不同的實驗條件,對不同電解條件下水中MTBE的濃度進行測試。結(jié)果表明:共陽極電解芬頓系統(tǒng)可根據(jù)其獨特的電極板和電流設(shè)置(MMO(鈦涂層惰性)陽極∥鐵陰極∥MMO陰極),采用雙路直流電源供給系統(tǒng)所需電源,使通過鐵陰極和MMO陰極間的電流比可調(diào)。在無需外界供給鐵源或投加H O的條件下,系統(tǒng)自身發(fā)生電芬頓反應(yīng)產(chǎn)生可降解MTBE的?OH。?OH濃度的累積符合擬零級反應(yīng)動力學(xué),?OH的累積速率常數(shù)和MTBE降解速率常數(shù)呈良好的線性關(guān)系。Fe的累積符合準一級動力學(xué)。針對MTBE污染地下水的原位修復(fù),建立小型工業(yè)化共陽極電解芬頓系統(tǒng)實驗裝置:向模擬MTBE污染地下水中放置上述3個電極,其中MMO陽極電解提供O,鐵陰極化學(xué)腐蝕產(chǎn)生Fe,鐵陰極和MMO陰極電解產(chǎn)生H,系統(tǒng)中放置鈀催化劑(Pd/Al O,5%wt),進而催化產(chǎn)生H O。MMO陽極和鐵陰極間電流的不平衡,其電解產(chǎn)生的H的被中和程度不同,形成鐵陰極附近的局部酸性,從而持續(xù)滿足系統(tǒng)自給自足的芬頓反應(yīng)運行。分別設(shè)置不同電流比、極間距、MTBE初始濃度、催化劑濃度條件,檢測系統(tǒng)對水質(zhì)(pH、DO、ORP)和MTBE降解效率的影響。正交試驗表明,設(shè)備工藝的優(yōu)化反應(yīng)條件為:催化劑初始濃度為40 mg/L,電流比為500mA:300mA,MMO陽極與鐵陰極間極間距為24mm,催化劑濃度為1 g/L,在此條件下,MTBE的去除率為81.2%。根據(jù)前述研究成果,設(shè)計并建立了柱式共陽極電解芬頓試驗設(shè)備�？疾炝嗽囼炘O(shè)備應(yīng)用于不同地下水條件的模擬場景下,如在地下水流速、酸堿性、含氧量和無機鹽離子等,地下水中pH、DO、ORP的變化及其降解MTBE的效率。研究結(jié)果表明:流速在3-6mL/min時,MTBE去除率在65%以上;流速小于3mL/min或流速大于6mL/min,都會對電解芬頓反應(yīng)水系中的pH值和ORP產(chǎn)生重要影響,宏觀體現(xiàn)就是降低電解芬頓反應(yīng)的降解效果;地下水pH值處于中性狀態(tài)時,MTBE去除率大于75%;地下水含氧量對體系的pH值和ORP值變化具有一定影響,但其不會降低體系對MTBE去除力;當無機鹽離子Ca濃度超過0.01mol/L后,MTBE降解能力降低;而無機鹽離子Cl的存在會淬滅羥基自由基,降低其氧化效率,使共陽極電芬頓體系對MTBE去除率有明顯降低。將上海某實際加油站地下水水樣應(yīng)用于建立的柱式共陽極電解芬頓實驗裝置。結(jié)果顯示,采用本實驗裝置處理加油站地下水水樣時,處理后的地下水可達到相關(guān)地下水處理的法規(guī)要求,且MTBE的含量可低至0.01mg/L,該裝置可于井中長期自動自發(fā)運行,易于操作與管理,針對MTBE污染的特性,能維持長期穩(wěn)定的去除效果,研究具有一定的實用價值。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X523
【圖文】：

石油產(chǎn)品及其衍生物和添加劑如 MTBE 等對土壤或水體的污染，一直是域研究的重點。石油產(chǎn)品污染組分復(fù)雜且一些組分極不易降解，進入土壤后需要數(shù)年，甚至數(shù)十年才能自然降解。國內(nèi)外的研究表明，滲入土壤的石油制品有機污染物不僅殘留在非飽和帶，而且向下遷移進入含水層，對地下水均可造成嚴重污染。在我國，眾多的石油類有機污染物存在的環(huán)境下水受石油烴類有機物污染的狀況，依舊沒有引起重視，特別是 MTBE叔丁基醚的污染。1 MTBE 的性質(zhì)及生產(chǎn)MTBE（甲基叔丁基醚）是異丁烯和甲醇合成的，分子式為CH OC H ，色透明，具有醚類氣味的液體，主要分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)分別見圖 1-1 和

圖 1-3 空氣注入法示意圖法應(yīng)用于 MTBE 污染上，雖然可以減少一部分污染水溶性較好（如表 1-1 所示），取得的效果與預(yù)期相法又稱多相抽除法、真空抽除法，主要于污染土壤上方水中的不同類型的污染物質(zhì)，包括液態(tài)地下水自由氣態(tài)揮發(fā)性有機物等物質(zhì)，屬于油、水、氣可同時抽計安裝了一套集裝箱式成套 MPE 系統(tǒng)。地下介質(zhì)中壤氣體以汽水混合物的形式通過抽提井被真空抽提/油三者分離。分離出的 LNAPL 作為危險廢物處置排入廢水罐中，檢測合格則排入市政污水管網(wǎng)，檢測

【參考文獻】

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本文編號：2730376