地下水污染与防治电化学技术去除地下水中三氯乙烯

《资源节约与环保》2014年第5期科技论文与案例交流科技论文与案例交流摘要：地下水作为水资源的重要组成部分，在保障城乡居民生活、支撑社会经济可持续发展和维持生态平衡等方面发挥着重要作用。但是，随着城市化进程的加快，地下水资源的开采利用逐年增长，随之而来的便是地下水水质的严重污染。三氯乙烯（TCE）是一种广泛应用于工业生产中的氯代溶剂，由于其不合理使用使之成为地下水中最常见的污染物之一。本文分析了一种利用钯电极和电解产生H2和O2的方法，在实验体系中存在和缺乏亚铁离子的条件下对TCE降解的影响，以及亚铁离子浓度、pH、钯电极剂量、地下水化学组成对TCE降解的影响。关键词：地下水；电化学；三氯乙烯1我国地下水污染现状相对于地下水较强程度的开发利用，地下水资源保护就显得薄弱。地下水资源的环境问题主要指地下水环境质量，也就是地下水污染问题。据《科学通报》13期报道：人类活动导致塔克拉玛干沙漠水体地下水轻度污染。卫生部最新的统计显示，2006年恶性肿瘤成为我国城乡居民的首要死因。而太湖、巢湖等地癌症村的陆续出现，引起了人们对水污染这种环境因素与癌症发病率之间关系的广泛关注。我国地下水污染面积在不断扩大，在我国平原地区，目前要找出一块未被污染的地下水区域竟成了一件很不容易的事情。在水资源相对短缺的北方地区，污染状况更加令人触目惊心，“有河皆枯，有水皆污”并非虚言。2地下水污染的防治2.1合理开发和利用地下水资源从可持续发展的角度出发，有计划地开发和利用这些有限的地下水资源。保护地下水资源，制止过量开采地下水，减少地下水位下降幅度，防止地面沉降等，以减少污水的下渗。在开发利用过程中做到采补平衡，严格控制地下水开采量的同时，还应采取多种措施加大对地下水的回灌补给。2.2提高公众环境意识并加强地下水保护宣传力度严格贯彻执行我国的《水污染防治法》《水法》等法规，本着“谁污染，谁治理”的原则，加强执法力度，使每个人都能准确地理解我们的行为给地下水质造成了什么影响。建设必要的污水处理设施；抓好重点污染源的综合治理，对毒性大的污染物，必须在厂内处理，对于毒性小的污染物汇入城市污水处理厂进行集中处理。统筹规划、合理布局。2.3建立水质监测网并重点做好水质监测工作加强基础设施建设，建立水质监测站网，迅速补充和完善地下监测井网，逐步建立和完善水环境监测体系。设立地下水观测专用井，建立地下水动态监测与分析预测服务系统。对重点污染地区（段）进行重点监测，系统掌握区域地表水、地下水水质的污染发展变化及动态特征，为开发利用和管理保护提供及时、科学的依据。2.4开展地下水环境脆弱性调查评价及编制评价图册欧洲、北美和澳大利亚等地区，在地下水污染防治工作中，已经从以污染治理为重点转变为以防止污染为重点，其中采取的一个重要措施即是进行地下水环境脆弱性评价，并编制评价图册。这种方法值得我国借鉴。3电化学技术去除地下水中TCE3.1实验原理相关文献报道TCE可以通过催化加氢脱氯生成乙烷[1,2,3]，存在H2和O2，Pd催化剂的体系中会生成H2O2[4,5]，但是这一发现并没有在相关的调查中提到。而H2O2具有氧化TCE的潜力，并且在Pd催化剂存在的条件下能活化H2O2生成具有强氧化性的·OH（氧化还原电位：2.8V/SHE）[5,6]。基于·OH的强氧化性，溶液中生成的·OH也可以进一步氧化TCE并生成CO2。Pd存在的条件下，催化剂表面能形成·OH[7,8]。但是，在Pd，H2和O2共同存在的条件下H2O2和·OH对TCE降解的贡献从来没有被探索过。本文根据这一思路展开实验，并且验证了不同实验条件下TCE降解的主导方式。当溶液中不存在Fe(II)时，溶液中发生如下反应：阴极产生H2地下水污染与防治———电化学技术去除地下水中三氯乙烯罗晔（安徽理工大学安徽淮南232001）低碳环保项目105《资源节约与环保》2014年第5期科技论文与案例交流科技论文与案例交流科技论文与案例交流科技论文与案例交流（2）溶解在溶液中----溶解的H2扩散到Pd催化剂的表面———H2吸附在Pd催化剂表面并且活化成两个活性[H]原子（7）———在不存在Fe(II)的情况下，TCE通过加氢脱氯，形成顺式DCE，乙烯，最终生成乙烷。同时溶解在溶液中的O2扩散并吸附到Pd催化剂的表面，首先氧氧双键被拉长[9]（4），接着进一步结合Pd表面的活性[H]生成H2O2，然后H2O2在Pd表面被分解为·OH。因此，在不存在Fe(II)的情况下，仍有少部分的TCE被氧化。整个反应过程以加氢脱氯还原为主导反应途径。当溶液中存在Fe(II)时，溶液中发生如下反应：溶液中首先发生（1）（2）两个反应———生成的H2和O2吸附到Pd催化剂的表面并结合生成H2O2——由于溶液中存在Fe(II)离子，H2O2与Fe(II)离子