电场对高含水率淤泥中Cd2+迁移及去除的影响

doi:10.11988/ckyyb.20210960

长江科学院院报 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (2): 60-66.DOI: 10.11988/ckyyb.20210960

电场对高含水率淤泥中Cd²⁺迁移及去除的影响

刘叶^1,2, 汪存石^1,2, 吴绍凯³, 沈文韬⁴, 徐剑波⁵, 白王军⁶, 祝建中^1,2

1.河海大学环境学院,南京 210089;
2.河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室,南京 210089;
3.中交四航局第二工程有限公司,广州 510230;
4.国网江苏省电力工程咨询有限公司,南京 210036;
5.中国一冶集团有限公司,武汉 430081;
6.河海大学设计研究院有限公司,南京 210098

收稿日期:2021-09-08 修回日期:2021-11-23 出版日期:2023-02-01 发布日期:2023-03-07
通讯作者: 祝建中(1970-),男,江西上饶人,教授,博士,研究方向为环境材料应用理论与技术。E-mail:zhuhhai2010@hhu.edu.cn
作者简介:刘叶(1998-),女,江苏溧阳人,硕士研究生,研究方向为淤泥污染控制技术。E-mail:1119255448@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51979077);江苏省科技计划项目(BE2019121);中国一冶集团有限公司科研基金项目;国网江苏省电力工程咨询有限公司科研项目(821105016)

Effects of Electric Field on Migration and Removal of Cd²⁺ in Sediment of High Moisture Content

LIU Ye^1,2, WANG Cun-shi^1,2, WU Shao-kai³, SHEN Wen-tao⁴, XU Jian-bo⁵, BAI Wang-jun⁶, ZHU Jian-zhong^1,2

1. College of Environment, Hohai University, Nanjing 210089, China;
2. Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lakes of Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210089, China;
3. The Second Engineering Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510230, China;
4. State Grid Jiangsu Electric Power Engineering Consulting Co., Ltd., Nanjing 210036, China;
5. China First Metallurgical Group Co., Ltd., Wuhan 430081, China;
6. Hohai University Design Institute Co., Ltd., Nanjing 210098, China

Received:2021-09-08 Revised:2021-11-23 Online:2023-02-01 Published:2023-03-07

摘要/Abstract

摘要： 为验证淤泥电动修复技术去除重金属污染的有效性,以淤泥典型重金属污染物Cd²⁺为对象,结合低压直流淤泥扰动模拟装置,研究了电场作用下淤泥土的吸附特性及重金属离子扩散迁移规律。结果表明电场作用下淤泥土对Cd²⁺的饱和吸附量从0.438 mg/g提升至0.498 mg/g。淤泥土的XRD表征证实了矿物晶体的变化导致Zeta电位下降使得吸附能力提升。30 V电压下液相中的Cd²⁺向固相及电极网的迁移量增加,其中阴极电极网中Cd原子含量由0.05%提升至0.19%,主要原因是液相中Cd²⁺发生了电絮凝。此外,扰动条件下可以加速Cd²⁺吸附及电化学反应过程。

关键词: 淤泥吸附, 电场作用, 重金属污染, 迁移, 电化学反应

Abstract: The aim of this research is to verify the effectiveness of electrokinetic remediation technology in removing heavy metal pollution. The adsorption characteristics and the diffusion and migration of Cd²⁺ in sediments under electric field were studied by using the low-pressure DC sediment disturbance simulation device. Results manifested that the saturated adsorption of Cd²⁺ by silt under electric field increased from 0.438 mg/g to 0.498 mg/g. XRD analysis of sediment confirmed that the change of mineral crystal led to the decrease of Zeta potential and the enhancement of adsorption capacity. The migration of Cd²⁺ to solid phase and electrode network increased at 30 V voltage, and the Cd²⁺ atom content in cathode electrode network increased from 0.05% to 0.19% mainly due to the electrocoagulation of Cd²⁺ in liquid phase. In addition, the adsorption and electrochemical reaction of Cd²⁺ can be accelerated under the condition of disturbance.

Key words: sediment adsorption, electric field, heavy metal pollution, migration, electrochemical reaction

中图分类号:

X522

刘叶, 汪存石, 吴绍凯, 沈文韬, 徐剑波, 白王军, 祝建中. 电场对高含水率淤泥中Cd²⁺迁移及去除的影响[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(2): 60-66.

LIU Ye, WANG Cun-shi, WU Shao-kai, SHEN Wen-tao, XU Jian-bo, BAI Wang-jun, ZHU Jian-zhong. Effects of Electric Field on Migration and Removal of Cd²⁺ in Sediment of High Moisture Content[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2023, 40(2): 60-66.

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Effects of Electric Field on Migration and Removal of Cd²⁺ in Sediment of High Moisture Content

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