高錳酸鉀在土壤修復(fù)中的應(yīng)用

一、土壤化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)概述

    化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用氧化劑的氧化性，使污染物質(zhì)氧化分解，轉(zhuǎn)化成無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)，進(jìn)而清除土壤環(huán)境中的污染。

    所使用的的氧化劑（例如高錳酸鉀）能使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換或分解成毒性、遷移性或環(huán)境有效性較低的型態(tài)。常見(jiàn)與修復(fù)的化學(xué)氧化劑包括高錳酸鉀、過(guò)硫酸鹽和Fenton制劑等。

    土壤化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)又分為原位化學(xué)氧化技術(shù)（ISCO）與異位化學(xué)氧化技術(shù)（ESCO）。這其中原位化學(xué)氧化就是將化學(xué)氧化劑注入到土壤環(huán)境中，通過(guò)它們與污染物質(zhì)相互之間的化學(xué)反應(yīng)將土壤中的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換成為無(wú)害的化學(xué)物質(zhì)的方法。

    化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)具有二次污染小、修復(fù)污染物質(zhì)的速度快兩大優(yōu)勢(shì)，能節(jié)約修復(fù)過(guò)程中的原料、監(jiān)測(cè)和維護(hù)成本。其次，化學(xué)氧化修復(fù)還具有藥劑投放方式豐富、治理方案靈活性高等特點(diǎn)，可根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況需要因地制宜調(diào)整優(yōu)化。因此，化學(xué)氧化修復(fù)方法運(yùn)用廣泛。

    然而，由于污染場(chǎng)地的復(fù)雜性，不同地質(zhì)自然環(huán)境對(duì)氧化劑的選擇性不同，化學(xué)氧化的理論研究與實(shí)際運(yùn)用存在一定的不匹配性。氧化劑的氧化能力（氧化劑類型、相對(duì)氧化強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)氧化勢(shì)）、環(huán)境因素（pH、反應(yīng)物濃度、催化劑、副產(chǎn)物及系統(tǒng)雜質(zhì)等）對(duì)于化學(xué)氧化速率及效果都起著至關(guān)重要的作用。

二、土壤化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)—高錳酸鉀的應(yīng)用

    廣州市賀隆貿(mào)易有限公司是華南地區(qū)老牌高錳酸鉀供應(yīng)商，多年來(lái)為客戶提供用于土壤-地下水修復(fù)、飲用水處理的產(chǎn)品藥劑（高錳酸鉀、高錳酸鈉）。

    01、高錳酸鉀修復(fù)土壤反應(yīng)機(jī)理

    化學(xué)氧化土壤修復(fù)中所使用的高錳酸鹽一般為高錳酸鉀（KMnO?）和高錳酸鈉（NaMnO?）。高錳酸鉀是固體晶體，利用與水一定比例的混合，可獲得濃度不高于4%的溶液，但其固體本質(zhì)使得高錳酸鉀的傳送受到限制。高錳酸鈉一般為液態(tài)(濃度約為40%)，經(jīng)稀釋后使用。高錳酸鈉的高濃度賦予其更高的靈活性。

    高錳酸鉀（KMnO?）是一種常用的氧化劑，高錳酸鉀在酸性溶液中具有極強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)式為：

    MnO??+8H?+5e?=Mn2?+4H?O

    高錳酸鉀在中性條件下的最大特點(diǎn)是反應(yīng)生成二氧化錳，由于二氧化錳在水中的溶解度很低，便以水合二氧化錳膠體的形式由水中析出。也正是由于水合二氧化錳膠體的作用，使高錳酸鉀在中性條件具有很高的去除水中微污染物的功能，而在處理土壤中的有機(jī)污染物時(shí)，則是在酸性條件下更佳。

    高錳酸鹽反應(yīng)原理圖如下：

    02、適宜高錳酸鉀處理的有機(jī)物：

含氯溶劑：PCE,TCE,DCE,VC

五氯苯酚/PCP，甲酚，2,3-二氯苯酚

多環(huán)芳烴（PAHs）:   萘，菲，苯并芘

芳香族化合物（不包括苯）

總石油烴（TPHs）

爆炸物（TNT,RDX,HMX）

一些農(nóng)藥

    03、高錳酸鉀應(yīng)用于土壤修復(fù)的優(yōu)勢(shì)

        （1）單組分氧化劑

完全礦化氯化乙烯等含氯乙烯

無(wú)需復(fù)配其他化合物

無(wú)需活化或催化

注入的總體積減少

能降低注射成本

    （2）pH適用性好

無(wú)需調(diào)節(jié)pH值

減少注入設(shè)備和設(shè)施的腐蝕

    （3）化學(xué)持久性

平流和擴(kuò)散主要傳輸機(jī)制

不依賴壓力和反應(yīng)

持久的氧化劑

處理從基質(zhì)中解吸的化合物

擴(kuò)散到緊密的基質(zhì)

    （4）顏色示蹤

高錳酸鉀溶液顏色非常明顯，無(wú)需示蹤劑

    04、高錳酸鉀土壤修復(fù)技術(shù)施工工藝

1、原位注射

2、水平分層壓裂

3、攪拌混合

    很多人會(huì)擔(dān)心使用高錳酸鹽后會(huì)殘留顏色（紫紅或紅色），其實(shí)只要配比、使用合適，高錳酸鹽與污染物反應(yīng)后，土壤會(huì)呈現(xiàn)本身顏色。

    05、高錳酸鉀土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用案例

    （1）倫敦奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館

    2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)是近年來(lái)規(guī)模最大的重建項(xiàng)目之一。該區(qū)域位于倫敦東部，該地區(qū)上曾經(jīng)存在有很多的工業(yè)化程度很高的工廠。包括一個(gè)染料廠，一個(gè)石油精煉廠，家具制造廠，化工廠和廢料金屬回收廠，遺留下了嚴(yán)重的土壤和地下水污染物問(wèn)題。

    主要的污染物包括氯化溶劑（三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷和相關(guān)的分解產(chǎn)物）、游離和溶解相的烴類、多環(huán)芳烴（PAHs）和砷。

    在2010年6月和12月進(jìn)行了兩次注射，在兩輪中注射了288噸高錳酸鉀。檢測(cè)結(jié)果顯示對(duì)大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)顯示出很高的污染物破壞率，只有少量的微量元素殘留。

    （2）Carus公司承接的原位化學(xué)氧化修復(fù)項(xiàng)目

    2018年年底，該項(xiàng)目場(chǎng)地為搬遷化工廠主要污染物為T(mén)CE、DCE，污染物濃度750μg/L，藥劑投加量約為5g/kg，修復(fù)后污染物濃度為不可檢出，滿足修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

平均一天混合340噸土壤。直到在場(chǎng)地內(nèi)土壤達(dá)到均勻的紫色，混合過(guò)程才完成。2019年初的檢測(cè)結(jié)果顯示對(duì)大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)顯示出很高的污染物破壞率，只有少量的微量元素殘留。

    三、結(jié)語(yǔ)

    高錳酸鉀在國(guó)外土壤修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用的非常多，至今在全球已經(jīng)修復(fù)了數(shù)千塊場(chǎng)地。

    目前，在國(guó)內(nèi)土壤修復(fù)領(lǐng)域，高錳酸鉀土壤修復(fù)技術(shù)也將越來(lái)越受到重視。

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