1、第三章 污染環境的化學修復化學修復概述化學淋洗修復化學固定修復化學氧化修復化學還原修復還原可滲透反應墻修復1 化學修復概述o1.1 化學修復定義 通過添加化學劑清除和降低污染環境中污染物的方法。采用適當的方法將合適的化學清除劑加入污染環境，利用化學清除劑吸附、吸收、遷移、淋溶、揮發、擴散和降解污染物，改變污染物在環境中的性質，進而清除污染物或降低污染物的濃度至安全標準范圍。o1.2 化學修復特點 優點：快捷、操作簡便、對污染物的性質和濃度不敏感等 缺點：可能造成二次污染等1.3 化學修復技術類型o根據處理對象的位置是否改變分為： 原位化學修復原位化學修復 在污染環境現場加入化學清除劑，使之得以

2、降解和解毒； 異位化學修復異位化學修復 通過必要的化學措施，將污染環境中的污染物轉化為液體，輸送至特定地點處理，以降低其污染物濃度或去除o根據修復技術：化學淋洗修復、化學固定修復、化學氧化修復、化學還原修復及還原可滲透反應墻修復2 化學淋洗修復2.1 化學淋洗修復概述o目的：清除污染環境中的有機污染物和重金屬o定義：通過向污染環境中添加可促進污染物溶解或遷移的化學/生物化學溶劑，將污染抽提出環境的技術o類型：原位化學淋洗修復 異位化學淋洗修復2.2 化學淋洗修復原理o借助能促進污染環境中污染物溶解或遷移的化學/生物化學溶劑，在重力作用或水壓推動下將淋洗液注入被污染的環境中，在化學清除劑與污染物

3、接觸并形成混合液體后，將混合液抽提出環境，進行分離和污水處理。淋洗液具有淋洗、增溶、乳化或改變污染物化學性質的作用2.3 化學淋洗修復技術o2.3.1 原位化學淋洗法 向污染環境中施加沖洗劑，使其與污染物結合，通過淋洗液的解吸、螯合，溶解或絡合等物理、化學作用，最終形成可遷移的混合物，該混合物可用梯度井或其他方式收集、儲存進一步處理o原位化學淋洗技術流程圖2.3.2 異位化學淋洗法o將受污染的環境隔離或取出，用水或溶于水的化學試劑清洗、去除污染物后取消隔離，回填或運到其它地點，而含有污染物的廢水或廢液進一步處理異位化學淋洗修復技術流程圖兩種化學淋洗修復技術特征比較2.4 化學淋洗修復技術應用o

4、化學淋洗液種類：污染物的種類決定了使用淋洗液的類型常用化學淋洗液常用化學淋洗液o淋洗液向土壤污染層擴散；o對污染物質的溶解、吸附、螯合等；o淋洗出的污染物在土壤內部轉移；o淋洗出的污染物從土壤內部排出對于污染土壤修復而言，淋洗過程包括：2.5 化學淋洗修復技術局限o局限：產生大量需進一步處理的廢液、可能引起再次污染o限制因素：成本、被污染環境基質特征、污染物類型、淋洗劑類型3 化學固定修復3.1 化學固定修復概述o目的：鈍化污染環境中的污染物，主要包括重金屬離子o定義：通過向污染環境中添加可促進污染物鈍化的物質（固定劑），降低污染物的毒性o類型：有機固定劑 無機固定劑 有機無機復合3.2 化學

5、固定修復原理o在污染環境中加入化學試劑，并利用它們調節污染環境條件、改變污染物的形態、水溶性、遷移性等物理化學性質，使污染物鈍化，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質o吸附作用：將污染環境中的污染物以水合離子、陽離子以及無電荷聯合體的形式吸附的過程o配合作用機理：一些固定劑的離子可與某些污染物發生專屬性吸附作用o共沉淀機理：固定劑溶解后產生的陰離子，在適當的酸堿條件下，與污染物結合成穩定、難溶物質。3.3 化學固定修復技術o3.3.1 有機固定劑法 依據污染環境中污染物的性質，加入有機化學試劑，使污染物鈍化，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質常用有機固定劑的種類及其來源o3.3.2 無機固定劑法

6、 依據污染環境中污染物的性質，加入無機化學試劑，使污染物鈍化，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質常用無機固定劑的種類及其來源o3.3.3 有機無機固定劑法 依據污染環境中污染物的性質，加入有機無機化學試劑，使污染物鈍化，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質常用有機無機固定劑的種類及其來源3.4 化學固定修復技術應用o范圍：程度較輕、污染范圍較大、污染物處于環境表層或淺層o優點：成本低 在適當的酸堿條件下，使金屬離子形成難溶性復合物而難淋溶； 金屬離子被整合到復合晶體結構中，進而不易溶解和滲濾； 金屬離子被截留在復合體低滲透性的基質中。3.5 化學固定修復技術局限o局限：低遷移態金屬離子可能重新活

7、化。加入固定劑后，金屬離子向低遷移態形式轉變，但環境條件的改變，可能使金屬離子從惰性態轉化為活性態，再次污染o限制因素：外源物質添加量、外源物質種類、外源物質添加形式、污染物的物理化學性質 4 化學氧化修復4.1化學氧化修復概述o目的：氧化污染環境中的污染物，包括溶解態的無機與有機污染物o定義：通過向污染環境中添加可促進污染物氧化的物質（氧化劑），分解污染物的結構以降低其毒性o類型：二氧化氯 高錳酸鉀 臭氧 雙氧水、Fenton試劑及其組合氧化法 光催化氧化4.2 化學氧化修復原理 向污染環境中加入化學氧化劑，依靠化學氧化劑的氧化能力，分解破壞污染環境中污染物的結構，使污染物降解或轉化為低毒、

8、低移動性物質4.3 化學氧化修復技術o4.3.1 二氧化氯氧化劑法 以氣體形式加入污染環境，氧化其中的有機物。其氧化能力強且穩定，生產簡單。主要用于酚類、氯酚、氰化物、硫化物、胺類化合物、腐殖酸等成分氧化去除；在中性或略偏堿性的水中可迅速氧化水中的鐵、錳離子，生成不溶于水的Fe(OH)3和MnO2沉淀析出；在較大的pH值范圍（610)內可高效消毒殺菌o4.3.2 高錳酸鉀氧化劑法 以水溶液的形式加入污染環境中。其可有效去除污染環境中的多種有機污染物，還能顯著地控制氯化副產物，適用的酸堿范圍廣o4.3.3 臭氧氧化劑法 臭氧可直接氧化污染物或通過形成自由基后氧化污染物。在直接氧化過程中臭氧分子直

9、接加成在反應分子上，形成過渡型中間產物，然后再轉化成反應產物。其能迅速而廣泛地氧化分解水中的大部分有機物。臭氧自身分解產生的氧氣可為土壤中的微生物所利用4.3.4 雙氧水、Fenton試劑及其組合氧化法o雙氧水穩定、無腐蝕性、無二次污染、氧化選擇性高；oFenton試劑：為了提高雙氧水的氧化能力，在雙氧水中加入亞鐵離子形成Fenton試劑，生成具高電負性或親電子性的強氧化HO.自由基后，生成Fe(OH)3膠體具有絮凝作用，在pH為3.55.0,使懸浮固體凝聚沉淀o利用電化學法產生的Fe2+和H2O2作為Fenton試劑的持續來源，兩者產生后立即作用而生成具有高度活性的羥基自由基，使有機物得到降

10、解4.3.5 光催化氧化法o以太陽為輻射源，激發半導體催化劑，產生強氧化作用的空穴和電子對，而光生空穴將產生羥基自由基（.OH)等強氧化性自由基，分解污染物；研究最多的半導體材料有TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2等4.3化學氧化修復技術應用o范圍：降解鐵、錳和硫化氫、三氯乙稀（TCE）、四氯乙稀（PCE）等含氯溶劑，以及苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）o優點：成本低 可使污染物通過降解、蒸發及沉淀等方式去除，或毒性降低；氧化劑反應產物應對人體無害；修復過程應是實用和經濟5 化學還原修復5.1化學還原修復概述o目的：還原污染環境中的污染物，使其毒性降低或去除o定義：通過向污染環境中添

11、加可促進污染物還原的物質（還原劑），分解污染物的結構以降低其毒性o類型：二氧化硫還原劑法 硫化氫還原劑法 零價鐵膠體還原劑法5.2 化學還原修復原理o向污染環境中加入化學還原劑，依靠還原劑的還原能力，分解破壞污染環境中污染物的結構，使污染物降解或轉化為低毒、低轉移性物質 反應墻體中添加介質的要求o功能性：染污物與介質之間應必須有物理、化學或生化反應，從而確保污染流經時，污染物能被清除；o易得性：處理區的活性物質應能大量獲得，以確保處理系統長期有效：o安全性：介質不應產生二次污染5.3 化學還原修復技術o5.3.1 SO2還原劑法 將SO2溶解在堿性溶液中，以碳酸鹽和重碳酸鹽做緩沖溶液，注入被污

12、染環境中，使其中的Fe3+被還原成Fe2+，由Fe2+還原遷移態的敏感污染物o5.3.2 硫化氫還原劑法 H2S可原位修復Cr6+污染的環境，將其還原成Cr3+ ，并繼續轉化成氫氧化鉻沉淀，H2S本身轉化成硫化物；由于硫化物被認為是沒有危險的，三價鉻氫氧化物的溶解度低，因此反應產物不會導致環境問題o5.3.3 零價鐵膠體還原劑法 通過井注射或在污染物流經路線上放置零價鐵膠體，或者直接向被污染環境含水層中注射微米甚至納米Fe0膠體還原污染物。基可還原硝酸鹽為氮氣、脫掉氯代物中的氯離子等。5.4 化學還原修復技術應用o范圍：對還原作用敏感的污染物，包括鉻酸鹽、硝酸鹽及氯化物o優點：成本低5.5 化

13、學氧化修復技術局限o局限：可能引起二次污染o限制因素：某些還原劑可能對人體有害（H2S）、產生未知中間產物；固體還原劑難以均勻分散6原位可滲透反應墻修復6.1原位可滲透反應墻概述o目的：溶解有機質、金屬、放射性以及其他的污染物質o定義：通過在污染環境中設置包含處理介質反應墻體分解污染物的結構以降低其毒性o類型（依據反應墻體中的介質）分為： 酸堿度調節法 析出法 吸附法 營養有效性調節法6.2 原位可滲透反應墻原理o通過天然或人工的水力梯度，迫使污染物在污染環境下層形成污水斑塊，該污染斑塊流經反應墻，經過反應墻體中介質的降解、吸附、淋濾或溶解，降低或去除有機質、金屬、放射性污染物的毒性可滲透反應

14、墻系統剖面示意圖6.3 原位可滲透反應墻技術o6.3.1 地下水酸堿度調節法 在反應墻體中加入可調節酸堿度的物質，進而通過調節環境下層水體的pH值，影響污染物中對pH值或氧化還原電位敏感的組分的溶解度，特別是將難溶的污染物溶解，形成污水斑塊后流經反應墻凈化o6.3.2 吸附法 在反應墻體中添加吸附性較強的物質，如活性炭、沸石及離子交換樹脂，吸附流經的污水中的污染物 o6.3.3 析出法 在反應墻體中加入可溶性物質，其溶解后產生的離子與污染物離子形成易析出的顆粒o6.3.4 營養有效性調節法 在反應墻體中添加微生物生長，增殖需要的物質，進而提高被污染環境中微生物的數量、種類與降解能力6.4 原位可滲透反應墻技術應用o范圍：可溶解、可吸附、可析出以及可降解的污染物o優點：無需外加動力，不占地面空間，無