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沈阳生态所揭示电动修复效率的影响机制

沈阳生态所揭示电动修复效率的影响机制

  电动修复技术是通过在土壤中施加低密度直流电,利用电动效应去除污染物的修复方法。电动现象主要包括电迁移(电荷的流动)和电渗析(土壤孔隙液体流动)。电迁移是土壤孔隙液中的离子在电场力作用下向带相反电荷电极传输的过程。电渗析是由胶体颗粒的双电层(EDL)中过量的阳离子因转运携带的孔隙水定向流动而产生的液体流。电迁移和电渗析在长期电动处理中是难以持续的。尽管很多研究在土壤电动修复中,采用了极性反转、增大电压梯度和补水等调控方法以维持上述两个过程,但在长期处理中依然观察到电流的下降和电渗析流的幸运28停止。

  中国科学院沈阳应用生态研究所环境工程组程凤莲等针对电动过程中存在的电动效率下降的问题,以土壤中的离子和胶体为研究对象开展研究,发现了电动过程的三个阶段,阐述了不同阶段电迁移、电渗析过程的关系;揭示土壤离子在电场条件下呈空间异质性分布的原因;电迁移和电渗析引起土壤 pH 值和可溶性离子的非均匀分布,导致土壤不同区域胶体双电层厚度(图1)和粒径(图2)发生变化。研究发现土壤可迁移离子的减少、胶体颗粒的聚集是影响电动效率的主要原因,为电动技术的分区域调控提供了理论依据。

  该研究成果以The loss of mobile ions and the aggregation of soil colloid: Results of the electrokinetic effect and the cause of process termination 幸运28 为题发表在Electrochimica Acta上。环境工程组博士程凤莲为第一作者,研究员郭书海为通讯作者。该研究得到国家重大科技专项(2016ZX05040-005)、国家自然科学基金(2167715021507144)等的支持。

  论文链接 

 

1.土壤双电层厚度变化示意图 

 

2.土壤胶体颗粒粒径分布 




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