砷超標(biāo)地下水物化－電化學(xué)協(xié)同可控凈化機(jī)制研究

砷超標(biāo)地下水的凈化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)飲用水安全的重要保障。目前吸附除砷技術(shù)面臨著吸附效果與再生難度之間的矛盾，制備強(qiáng)吸附/易再生的可控吸附材料是解決問題的關(guān)鍵。本項(xiàng)目基于含砷地下水砷酸根/亞砷酸根在水中的價(jià)態(tài)及其轉(zhuǎn)化特性，將電化學(xué)和物化吸附作用相結(jié)合，制備具有可控微電容、電催化錳氧化、電解強(qiáng)化再生復(fù)合功能的新型納米鐵錳負(fù)載中空碳纖維膜電極，研發(fā)新型吸附/再生雙模式膜電極反應(yīng)器，構(gòu)建納米鐵錳負(fù)載中空碳纖維膜電極的吸附調(diào)控模式和復(fù)合再生方法。研究鐵羥基絡(luò)合、電化學(xué)遷移和錳氧化吸附除砷體系的傳質(zhì)機(jī)制，揭示砷酸鹽在納米鐵錳二元金屬負(fù)載膜電極復(fù)合界面的吸附機(jī)理，建立可控電化學(xué)協(xié)同氧化吸附/解吸模型，充實(shí)砷酸鹽復(fù)合界面?zhèn)髻|(zhì)理論體系。項(xiàng)目成果對于砷污染地下水吸附除砷理論和技術(shù)的完善，劣質(zhì)地下水物化－電化學(xué)可控凈化技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

針對物化型軟巖具有水化膨脹、碎脹擴(kuò)容和強(qiáng)度降低等物理化學(xué)和力學(xué)特性，提出了采用電化學(xué)方法改變其物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)，并排除其中的水分來提高其長期穩(wěn)定性的研究思路。研究以蒙脫石含量為主和高嶺石或伊利石含量為主的軟巖的礦物成分、微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特性，建立改性的礦物學(xué)基礎(chǔ)。研究物化型軟巖電化學(xué)改性中物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的變化過程與規(guī)律，揭示軟巖電化學(xué)改性機(jī)理。研究軟巖塊體與軟巖粉體在電化學(xué)固結(jié)改性過程中的電流傳遞機(jī)理、電滲和電泳等電動(dòng)和電解現(xiàn)象，建立物化型軟巖電化學(xué)改性的電化學(xué)基礎(chǔ)。研究軟巖塊體和粉體的改性效果與外加電場強(qiáng)度、電解液類型、電解液濃度及其作用時(shí)間、壓力、溫度與軟巖礦物成分、塊體尺寸等因素的相關(guān)規(guī)律，建立軟巖電化學(xué)改性的基礎(chǔ)理論。為軟巖及軟巖工程的長期穩(wěn)定性提供電化學(xué)改性的技術(shù)基礎(chǔ)和工程應(yīng)用方法，其成果具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。