第3章环境污染化学修复剖析
环境修复原理与技术-第3章-污染环境的化学修复原理PPT优秀课件
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(KMn04)的标准还原电位为1.491V，能有效去 除受污染水环境中的多种有机污染物，还能显著地 控制氯化副产物，使水中有机污染物的数量和浓度 均有显著的降低。
高锰酸钾不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶剂 有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和甲 基叔丁基醚(MTBE)等其他污染物也很有效。
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电Fenton—Fe2+氧化法 Fe2+由Fe在阳极氧化产生， H202由外界加入。在该 体系中导致有机物降解的因素除·OH外，还有 Fe(OH)2、Fe(OH)3絮凝作用，即阳极氧化产生的活 性Fe2+、Fe3+可水解成对有机物有强络合吸附作用 的Fe(OH)2、Fe(OH)3。
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电Fenton—Fe2+还原法
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EDTA
OH O
OH HO
O O
OH O
柠檬酸
OH O
O
O
OH
HO
O
OH OH
O O
OH O
单鼠李糖脂R1（左）和双鼠李糖脂R2（右）
图7 几种典型螯合剂和生物表面活性剂
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3.3 化学固定修复
定义：在污染环境中加入化学试剂，使污染物钝化， 形成不溶性或移动性差，毒性小的物质以降低其对生 物的有效性。（Chemical immobilization）
高锰酸钾通过提供氧原子进行氧化反应，因此反 应受pH值的影响较小且具有更高的处理效率。
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O3的标准还原电位为2.07V，它是一种强氧化剂， 氧化能力在天然元素中仅次于氟，能迅速而广泛地 氧化分解水中的大部分有机物，有效去除色、浊、 嗅味、铁锰、硫化物、酚、农药、石油制品等。水 中的溶解度是氧气的12倍，在土壤修复中可快速 进入土壤水分中；03自身分解产生的氧气可为土壤 中的微生物所利用；03氧化效率高，可减少修复时 间，降低成本。但是，在03投量有限的情况下，不 可能完全去除水中的微量有机物。因此，03氧化与 其他方法的联用技术去除水中有机污染物效果较好。
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析土壤是地球生态系统中非常重要的一部分，它承载着植物的生长和人类的粮食生产。
随着工业化和城市化的发展，土壤环境污染问题日益严重，对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
土壤环境化学污染是土壤受到最广泛关注的环境问题之一。
化学修复技术是当前解决土壤环境污染问题的主要手段之一。
本文将从土壤环境污染的化学影响、化学修复技术及其效果等方面展开研究与分析。
一、土壤环境污染的化学影响1. 重金属污染重金属污染是土壤环境中常见的污染现象之一，是指土壤中含有超过生态环境背景值的金属元素。
重金属对土壤环境和生态系统的危害是显而易见的，其主要包括对土壤呼吸作用的影响、对土壤微生物和酶活性的抑制、对作物生长和产量的损害、以及通过食物链进入人体造成人体健康风险等。
2. 有机污染物有机污染物是指一类在土壤中残留不易分解或者难降解的有机物质，如石油类、多氯联苯、农药等。
这些有机化合物会对土壤生物、微生物和植物产生毒性作用，导致土壤生态系统失衡，同时也对人类健康构成潜在威胁。
1. 微生物修复技术微生物修复技术是指利用生物学手段修复受到污染的土壤环境。
其核心原理是通过引入适量的微生物种群，利用微生物代谢活性将有机污染物转化为无害的物质，或者将重金属离子还原为难溶性或者难生物有效的化合物从而减少其毒性。
微生物修复技术具有技术成本低、操作简单、处理范围广等优点，已经成为目前土壤环境污染修复的研究热点之一。
2. 土壤改良修复技术土壤改良修复技术主要是指利用一定的化学手段，通过调整土壤结构、提高土壤pH值、改变土壤氧化还原环境等方法来修复受到污染的土壤环境。
其主要原理是通过添加化学草酸、氢氧化钙、氧化铁等物质来降解有机污染物，或者将重金属离子转化为不易被植物吸收的形态，从而减少其毒性。
土壤改良修复技术已经在实际工程中得到了广泛应用，取得了一定的修复效果。
三、土壤环境化学修复技术的效果与展望虽然土壤环境化学污染修复技术取得了一定的进展，但也存在一些问题和挑战。
03化学修复原理
++ ++ ++ ++
+/++ + +/++
++优，+佳，差；过氧化氢效果以Fenton试剂为例，过硫酸 盐以硫酸根自由基为例
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环境工程
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Advantage and disadvantage
氧化剂 过氧化氢 优点 氧化电位高，适用污染物范围广 应用场合多 可以与臭氧合并使用 缺点 反应产生热与氧，造成安全问题 半衰期短，有效距离短 最佳 pH 范围小 (3-5) 碱性条件下效果不佳 氧化电位高，适用污染物范围广 非常不稳定，半衰期短 气体输送方式，较液体容易应用 饱和层有效半径非常小 分解产物包括氧气，有助于微生物降解 受压含水层中应用时需压力释放 水中溶解度高，有助于整体效率与扩散 氧化电位较低，故适用范围有限 无气体与热产生，相对较安全 产品中会有金属杂质 适用 pH 值范围广 产物会形成沉淀物，造成阻塞 已有许多成功案例 氧化电位高，适用污染物范围广 应用经验少 需借助热或还原性金属进行催化
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臭氧
过锰酸盐
过硫酸盐
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3.4.1 原位化学氧化修复
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环境工程
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Case Study
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环境工程
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ISCO优点：
• 总处理时间少 • 较抽取处理法成本低 • 处理污染区时可不影响地面构筑物
• 减少开挖土壤费用
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环境工程
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环境工程
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氧化剂适用污染物
适用污染物 氧化剂 石化类碳 氢化合物 ++ ++ + ++ 苯 酚类 MTBE PAH s + + + ++ ++ ++ + ++ 氯乙烯 四氯化碳 /+ /+ /+ 氯乙烷
浙江大学《污染环境的物理修复》化学修复
污染化学修复
污染化学修复是指在污染环境中加入化学修 复剂，与土壤或水体中的污染物发生各种化学反 应，从而使污染物得以降解、洗脱、解毒等。 化学淋洗技术 溶剂浸提技术 化学氧化/还原技术 可渗透反应墙技术 化学固定技术等
1、化学淋洗技术
借助能促进环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂， 通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中 （原位），或者将污染土壤挖掘出来，通过机械搅拌 将淋洗液与土壤混合（异位），然后再把包含有污染 物的液体从土层或搅拌器中抽提出来，进行分离和污 水处理的技术。
• 缺点：溶剂残留易造成二次污染
3、化学氧化/还原技术
常见氧化剂： 高锰酸盐 过氧化氢 芬顿试剂 过硫酸盐 臭氧
常见还原剂： 连二亚硫酸钠 亚硫酸氢钠
硫酸亚铁 二价铁 零价铁
化学氧化
石油烃 多环芳烃 酚类 含氯有机溶剂 BTEX MTBE
农药等
化学还原
氯代有机物等 重金属类（如六价铬）
不适用于重金属污染土壤修 复，对于吸附性强、水溶性 差的有机污染物应考虑必要 的增溶、脱附方式
4、可渗透反应墙技术
Permeable Reactive Barrier（PRB）
可渗透反应墙技术
吸附
污 染
氧化 还原
清 洁
区
沉淀 区
反应
隔水层
原理：在地下安装透水的活性材料墙体拦截污染物羽状体，当污染羽状 体通过反应墙时，污染物在可渗透反应墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、 生物降解等作用得以去除或转化，从而实现地下水净化的目的。
• 湿度>20%的土壤要先风干，避免水分稀释提取液而降低提 取效率；粘粒含量高于5%的土壤建议不采用这项技术。
溶剂浸提技术
3 污染环境的化学修复原理1
光催化氧化
Photocatalytic oxidation
以太阳光为潜在的辐射源，激发半导体催化剂， 产生穴和电子对，具有很强的氧化还原能力。当用于 降解水中有机物时，光生空穴将产生自由基(· OH)等强 氧化性自由基，可以成功地分解水中包括难降解有机 物在内的大多类染物。
Fe2+由Fe3+在阴极还原产生，H2O2由外界加入。电FentonFe2+还原系统将一个使Fenton反应器和一个使Fe(OH)2还原为 Fe3+的电解装置合并成一个反应器。Fe3+借助于Fe2(SO4)3或 Fe(OH)3，生成污泥。每次投加一定量原水，循环泵回流以保 证电解槽内的混合效果；初期运行时，加入浓Fe2(SO4)3，溶 液与废水相混合，以满足初期Fe3+浓度的要求；H202通过进料 泵连续投加。反应过程中形成的Fe(OH)3经过絮凝和pH值调节 后可重新使用，系统产生的污泥量少。
可渗透反应墙 溶剂浸提修复
ex-site chemical remediation
3.2 化学淋洗修复 ----Chemical leaching and flushing/washing remediation
定义：借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推 动淋洗液注入到被污染土层中，再提取液体进行分离 和污水处理的技术。主要对象是有机物及重金属。
(KMn04)的标准还原电位为1.491V，能有效去除 受污染水环境中的多种有机污染物，还能显著地控 制氯化副产物，使水中有机污染物的数量和浓度均 有显著的降低。 高锰酸钾不仅对三氯乙烯、四氯乙烯等含氯溶 剂有很好的氧化效果，且对烯烃、酚类、硫化物和 甲基叔丁基醚(MTBE)等其他污染物也很有效。 高锰酸钾通过提供氧原子进行氧化反应，因此 反应受pH值的影响较小且具有更高的处理效率。
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析土壤环境污染是指土壤中有害物质的含量超出一定限度，导致土壤质量下降，对生态环境和人类健康造成威胁的现象。
而化学修复是指利用化学方法对受污染的土壤进行修复和治理，以恢复土壤的生态功能和环境质量。
本文将从土壤环境污染的化学特性及其修复研究入手，对土壤环境污染的化学与化学修复进行深入分析与研究。
一、土壤环境污染的化学特性1. 污染物种类土壤环境污染的化学特性主要表现在污染物种类的多样性和复杂性上。
常见的土壤污染物包括重金属、有机物、农药、化肥等。
重金属是土壤污染的主要来源之一，如铅、镉、汞、铬等重金属元素会对土壤质量造成较大影响，使土壤产生毒化、酸化等现象。
有机物污染则主要来源于化工废水、垃圾填埋场、农药、石油和燃煤的燃烧等过程中的有机物排放，如苯、甲苯、苯并(a)芘等有机物对土壤产生毒害和致癌作用。
农药和化肥的过度使用也会导致土壤污染，影响土壤的生态功能。
2. 污染机制土壤环境污染的化学特性还表现在污染机制的复杂性上。
土壤中的污染物质通常通过土壤贴积、积累和迁移，对土壤质量和生态环境产生影响。
重金属污染会导致土壤结构破坏，影响土壤通气性和根系的生长；有机物污染会影响土壤微生物和土壤动物的多样性和数量，破坏土壤的生态平衡。
农药和化肥的过度使用会导致土壤微生物的负荷增加，使土壤产生酸化和壤质退化。
3. 污染评价与诊断土壤环境污染的化学特性还表现在污染评价与诊断的复杂性上。
目前，对土壤环境污染的评价与诊断往往需要利用大量的化学分析方法和仪器设备，如原子荧光光谱法、气相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱-质谱联用技术等。
需要对土壤中的污染物种类和含量进行准确测试和分析，以确定污染程度和范围，并据此制定适当的治理方案和修复措施。
1. 化学修复技术化学修复是指利用化学方法对受污染的土壤进行修复和治理的技术。
常用的化学修复技术包括土壤酸碱调节、氧化还原调控、络合物修复等。
土壤酸碱调节主要是利用石灰、石膏、磷酸钙等碱性物质对酸性土壤进行中和处理，以减少重金属的毒性。
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
土壤环境污染是当前环境问题中的重点内容之一，其对生态环境和人类健康造成了严重的影响。
土壤环境污染的主要原因包括工业废物、农业化肥和农药的过度使用、城市化进程中的大量建设活动等。
土壤环境污染不仅导致土壤质量下降，还直接影响农作物的生长和产量，降低土壤的肥力，甚至对人体健康产生威胁。
土壤环境污染的修复技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复。
化学修复是一种常用且有效的修复方法，其通过化学反应改变土壤中有毒物质的性质，减少其毒性和迁移性，从而实现对土壤环境污染的修复和恢复。
化学修复可以分为吸附剂法、化学还原法、化学氧化法等多种方法。
吸附剂法是一种常见的修复方法，其通过添加吸附剂来吸附土壤中的有毒物质，使其转移到吸附剂表面并与之结合，减少毒性物质对土壤和生态环境的影响。
常见的吸附剂包括活性炭、粘土矿物等。
化学还原法主要适用于具有氧化性的有毒物质，通过添加还原剂，将毒性物质从高价态还原为低价态，降低其活性和迁移性。
化学还原法在修复铬、铅、汞等重金属污染土壤方面具有较好的效果。
化学氧化法则是通过添加氧化剂来将毒性物质氧化为无毒或难溶于水的物质，使其难以迁移和对环境产生影响。
常见的氧化剂包括过氧化氢、高锰酸钾等。
化学修复也可以与其他修复技术相结合，如生物修复和物理修复，以达到更好的修复效果。
利用植物修复土壤污染时，化学修复可以先改变土壤中有毒物质的性质，使其更易被植物吸收和转移，再利用植物将有毒物质吸收和富集，进一步减少其对土壤环境的影响。
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
关于土壤环境污染化学与化学修复研究与分析
土壤环境污染是指人类活动导致土壤中有害化学物质含量超过自然环境或人类活动所能承受的范围，引起土壤环境质量的严重下降。
土壤环境污染的主要原因是工业废弃物、农业排放物、城市垃圾、交通工具尾气等的排放，导致重金属、有机物等有害物质在土壤中积累和迁移。
土壤环境污染对生态系统、人类健康和经济发展都造成了极大的影响。
土壤修复是指通过化学、生物、物理等手段，将土壤中的污染物转化为无害物质，或将其固定在土壤中，以降低土壤污染造成的影响。
化学修复是其中一种常见的方法，通过添加化学试剂改变土壤中的化学平衡状态，促进污染物的转化和迁移，从而达到修复土壤的目的。
化学修复的主要原理是通过添加化学试剂改变土壤中的pH值、离子浓度、还原剂氧化剂等，促进对污染物的转化和迁移。
常用的化学修复剂包括氢氧化钠、氧化亚铁、氧化二铁等。
氢氧化钠可以增加土壤中的pH值，促进重金属的沉淀和结合，从而降低土壤中重金属浓度；氧化亚铁、氧化二铁可以作为还原剂或氧化剂，参与土壤中有机物的分解和氧化等反应，促进有机物的降解。
化学修复中需要注意的是，试剂的添加量应根据污染物种类、土壤类型和修复目标来定量调整，同时要注意试剂对土壤环境的影响和安全性。
此外，化学修复需要结合生物修复等其他修复手段进行协同修复，才能达到更好的修复效果。
总之，土壤环境污染是一个世界性的问题，需要多种手段综合使用，才能有效控制和修复土壤环境污染。
化学修复是其中重要的修复手段之一，但也需要加强研究和探索，提高修复效率和安全性。
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4.2 化学氧化修复原理
向污染环境中加入化学氧化剂，依靠化学氧 化剂的氧化能力，分解破坏污染环境中污染物 的结构，使污染物降解或转化为低毒、低移动 性物质
无机固定剂 有机－无机复合
第3章环境污染化学修复剖析
3.2 化学固定修复原理
在污染环境中加入化学试剂，并利用它们调 节污染环境条件、改变污染物的形态、水溶 性、迁移性等物理化学性质，使污染物钝化， 形成不溶性或移动性差、毒性小的物质
第3章环境污染化学修复剖析
吸附作用：将污染环境中的污染物以水合离 子、阳离子以及无电荷联合体的形式吸附的 过程
4 化学氧化修复
4.1化学氧化修复概述 目的：氧化污染环境中的污染物，包括溶解态的无
机与有机污染物 定义：通过向污染环境中添加可促进污染物氧化的
物质（氧化剂），分解污染物的结构以降低其毒性 类型：二氧化氯
高锰酸钾 臭氧 双氧水、Fenton试剂及其组合氧化法 光催化氧化
第3章环境污染化学修复剖析
配合作用机理：一些固定剂的离子可与某些 污染物发生专属性吸附作用
共沉淀机理：固定剂溶解后产生的阴离子， 在适当的酸碱条件下，与污染物结合成稳定、.3 化学固定修复技术
3.3.1 有机固定剂法 依据污染环境中污染物的性质，加入有机
化学试剂，使污染物钝化，形成不溶性或移 动性差、毒性小的物质
第3章环境污染化学修复剖析
1.3 化学修复技术类型
根据处理对象的位置是否改变分为： 原位化学修复 在污染环境现场加入化学清除剂，使之得以降解和 解毒； 异位化学修复 通过必要的化学措施，将污染环境中的污染物转化 为液体，输送至特定地点处理，以降低其污染物浓度或 去除
根据修复技术：化学淋洗修复、化学固定修复、化学氧 化修复、化学还原修复及还原可渗透反应墙修复
第3章环境污染化学修复剖析
2 化学淋洗修复
2.1 化学淋洗修复概述 目的：清除污染环境中的有机污染物和重金
属 定义：通过向污染环境中添加可促进污染物
溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，将污染 抽提出环境的技术 类型：原位化学淋洗修复
异位化学淋洗修复
第3章环境污染化学修复剖析
2.2 化学淋洗修复原理
2.3.1 原位化学淋洗法
向污染环境中施加冲洗剂，使其与污染物 结合，通过淋洗液的解吸、螯合，溶解或络 合等物理、化学作用，最终形成可迁移的混 合物，该混合物可用梯度井或其他方式收集、 储存进一步处理
第3章环境污染化学修复剖析
原位化学淋洗技术流程图
第3章环境污染化学修复剖析
2.3.2 异位化学淋洗法
第三章 污染环境的化学修复
1 化学修复概述 2 化学淋洗修复 3 化学固定修复 4 化学氧化修复 5 化学还原修复 6 还原可渗透反应墙修复
第3章环境污染化学修复剖析
1 化学修复概述
1.1 化学修复定义 通过添加化学剂清除和降低污染环境中污染物
的方法。采用适当的方法将合适的化学清除剂加入 污染环境，利用化学清除剂吸附、吸收、迁移、淋 溶、挥发、扩散和降解污染物，改变污染物在环境 中的性质，进而清除污染物或降低污染物的浓度至 安全标准范围。 1.2 化学修复特点 优点：快捷、操作简便、对污染物的性质和浓度不敏 感等 缺点：可能造成二次污染等
借助能促进污染环境中污染物溶解或迁移的化 学/生物化学溶剂，在重力作用或水压推动下将 淋洗液注入被污染的环境中，在化学清除剂与 污染物接触并形成混合液体后，将混合液抽提 出环境，进行分离和污水处理。淋洗液具有淋 洗、增溶、乳化或改变污染物化学性质的作用
第3章环境污染化学修复剖析
2.3 化学淋洗修复技术
将受污染的环境隔离或取出，用水或溶于水 的化学试剂清洗、去除污染物后取消隔离， 回填或运到其它地点，而含有污染物的废水 或废液进一步处理
第3章环境污染化学修复剖析
异位化学淋洗修复技术流程图 第3章环境污染化学修复剖析
两种化学淋洗修复技术特征比较
第3章环境污染化学修复剖析
2.4 化学淋洗修复技术应用
－无机化学试剂，使污染物钝化，形成不溶 性或移动性差、毒性小的物质
第3章环境污染化学修复剖析
常用有机－无机固定剂的种类及其来源
第3章环境污染化学修复剖析
3.4 化学固定修复技术应用
范围：程度较轻、污染范围较大、污染物处 于环境表层或浅层
优点：成本低
在适当的酸碱条件下，使金属离子形成难溶 性复合物而难淋溶； 金属离子被整合到复合晶体结构中，进而不 易溶解和渗滤； 金属离子被截留在复合体低渗透性的基质中。
第3章环境污染化学修复剖析
常用有机固定剂的种类及其来源
第3章环境污染化学修复剖析
3.3.2 无机固定剂法 依据污染环境中污染物的性质，加入无机
化学试剂，使污染物钝化，形成不溶性或移 动性差、毒性小的物质
第3章环境污染化学修复剖析
常用无机固定剂的种类及其来源
第3章环境污染化学修复剖析
3.3.3 有机－无机固定剂法 依据污染环境中污染物的性质，加入有机
化学淋洗液种类：污染物的种类决定了使用淋洗液
的类型
常用化学淋洗液
第3章环境污染化学修复剖析
对于污染土壤修复而言，淋洗过程包括：
淋洗液向土壤污染层扩散； 对污染物质的溶解、吸附、螯合等； 淋洗出的污染物在土壤内部转移； 淋洗出的污染物从土壤内部排出
第3章环境污染化学修复剖析
2.5 化学淋洗修复技术局限
局限：产生大量需进一步处理的废液、可能 引起再次污染
限制因素：成本、被污染环境基质特征、污 染物类型、淋洗剂类型
第3章环境污染化学修复剖析
3 化学固定修复
3.1 化学固定修复概述 目的：钝化污染环境中的污染物，主要包括
重金属离子 定义：通过向污染环境中添加可促进污染物
钝化的物质（固定剂），降低污染物的毒性 类型：有机固定剂
第3章环境污染化学修复剖析
3.5 化学固定修复技术局限
局限：低迁移态金属离子可能重新活化。加 入固定剂后，金属离子向低迁移态形式转变， 但环境条件的改变，可能使金属离子从惰性 态转化为活性态，再次污染
限制因素：外源物质添加量、外源物质种类、 外源物质添加形式、污染物的物理化学性质
第3章环境污染化学修复剖析