多氯聯(lián)苯污染土壤改性劑協(xié)同熱脫附機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，土壤污染日益受到重視，土壤修復(fù)技術(shù)隨之成為研究的熱點(diǎn)。熱脫附技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)物污染場(chǎng)地修復(fù)中，污染物的去除效率主要受溫度影響。為了提高熱脫附效率，降低熱處置成本，本文以典型電力電容器污染土壤為研究對(duì)象，提出協(xié)同熱脫附處置手段，開(kāi)展鐵基和堿基改性劑在協(xié)同熱脫附過(guò)程中對(duì)PCBs去除、降解和脫毒的影響研究；研究協(xié)同熱脫附加速效應(yīng)，分析化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并探討了兩種改性劑作用的不同機(jī)理；基于協(xié)同熱脫附中試試驗(yàn)，進(jìn)行協(xié)同熱脫附技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

2、分析；構(gòu)建熱脫附物理模型，并進(jìn)行傳質(zhì)傳熱分析，得到了以下主要結(jié)論：
　　納米鐵有助于PCBs的去除、降解和脫毒。添加納米鐵后土壤結(jié)構(gòu)變得疏松，更容易發(fā)生PCBs的脫附。在不同溫度下，納米鐵有效促進(jìn)了熱脫附過(guò)程，且在較低溫度更為顯著，PCBs的去除效率和降解效率顯著增加，毒性當(dāng)量也有明顯下降；一定溫度下，納米鐵含量的增加有助于熱脫附過(guò)程，土壤和煙氣中PCBs同系物濃度逐漸降低，納米鐵的最佳含量是5％；在不同時(shí)間下，添加納米鐵加快了熱

3、脫附過(guò)程，納米鐵的存在對(duì) PCBs脫毒作用非常顯著，60min是較為合適的熱脫附時(shí)間。
　　一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型能較好的擬合PCBs在納米鐵作用下的去除（R2＞0.94）。熱脫附過(guò)程中添加納米鐵確實(shí)存在著加速效應(yīng)，在300℃時(shí)加速效應(yīng)非常顯著，當(dāng)溫度升高時(shí)加速效應(yīng)被減弱。增加納米鐵含量強(qiáng)化了協(xié)同熱脫附加速效應(yīng)，納米鐵含量較低時(shí)，加速效應(yīng)呈線性增長(zhǎng)，隨著含量的增加，加速效應(yīng)逐漸趨于極限值。納米鐵的協(xié)同加速效應(yīng)有助于實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的快速

4、熱脫附。
　　納米鐵協(xié)同熱脫附的PCBs反應(yīng)速率常數(shù)knZVI=0.0428 min-1，高于無(wú)納米鐵作用的反應(yīng)速率常數(shù)，加速效應(yīng)因子 knZVI/kblank=1.22，添加納米鐵有效提高了 PCBs反應(yīng)速率，降低了反應(yīng)所需的活化能，PCBs脫除的活化能由3771cal/mol降低到2540cal/mol。納米鐵增加了土壤的比表面積，改變土壤粒子結(jié)構(gòu)，提高了土壤導(dǎo)熱系數(shù)，顯著強(qiáng)化了傳質(zhì)傳熱，同時(shí)鐵基參與了PCBs分子化學(xué)反應(yīng)，其

5、協(xié)同熱脫附機(jī)理在于促進(jìn)了：（1）土壤粒子表面吸附的PCBs的蒸發(fā)脫附；（2）與土壤粒子相結(jié)合的內(nèi)部PCBs擴(kuò)散；（3）PCBs的降解，包括分子的脫氯和苯環(huán)裂解。
　　堿性化合物有助于PCBs的協(xié)同熱脫附，不同溫度和不同含量下NaOH的添加促進(jìn)了污染物的去除、降解和脫毒，且脫氯非常顯著。NaOH在熱脫附過(guò)程中主要起著脫氯改性的作用，將土壤顆粒改性為多孔結(jié)構(gòu)，加速了PCBs的去除，降低了體系的活化能。熱脫附后土壤和煙氣中的氯化度明顯降

6、低，且DiCB所占比例明顯增加，一定程度下取代TrCB成為主要同系物，表明NaOH參與了熱脫附過(guò)程中PCBs分子的脫氯反應(yīng)。NaOH對(duì)PCBs去除、組成分布和脫氯的影響歸因于熱脫附過(guò)程中的堿基催化分解（BCD）反應(yīng)。加氫脫氯反應(yīng)機(jī)理可用來(lái)解釋BCD過(guò)程中PCBs的反應(yīng)路徑。
　　在較高溫度下，回轉(zhuǎn)窯更有助于PCBs的去除，較之靜態(tài)的加熱過(guò)程，滾動(dòng)式的加熱方式增加了土壤的受熱面積，提高了熱脫附過(guò)程中的傳質(zhì)傳熱系數(shù)，更快的促進(jìn)了 PC