包郵 原生高砷地下水(下)(精)/當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù)
-
>
公路車寶典(ZINN的公路車維修與保養(yǎng)秘籍)
-
>
晶體管電路設(shè)計(jì)(下)
-
>
基于個(gè)性化設(shè)計(jì)策略的智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
-
>
花樣百出:貴州少數(shù)民族圖案填色
-
>
山東教育出版社有限公司技術(shù)轉(zhuǎn)移與技術(shù)創(chuàng)新歷史叢書(shū)中國(guó)高等技術(shù)教育的蘇化(1949—1961)以北京地區(qū)為中心
-
>
鐵路機(jī)車概要.交流傳動(dòng)內(nèi)燃.電力機(jī)車
-
>
利維坦的道德困境:早期現(xiàn)代政治哲學(xué)的問(wèn)題與脈絡(luò)
原生高砷地下水(下)(精)/當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù) 版權(quán)信息
- ISBN:9787030628664
- 條形碼:9787030628664 ; 978-7-03-062866-4
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無(wú)
- 重量:暫無(wú)
- 所屬分類:>
原生高砷地下水(下)(精)/當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)分上、中、下三篇,主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:原生高砷地下水形成與分布機(jī)理、高砷地下水修復(fù)技術(shù)研發(fā)與示范、高砷地下水研究方法。系統(tǒng)總結(jié)優(yōu)選尺度原生高砷地下水分布規(guī)律及內(nèi)在機(jī)制,提出高砷地下水成因的新模型;詳細(xì)闡述原生高砷地下水修復(fù)與改良的主要方法與技術(shù),豐富和完善地下水污染修復(fù)理論與技術(shù)方法體系;開(kāi)展詳細(xì)的同位素地球化學(xué)與生物地球化學(xué)研究,發(fā)展水文地球化學(xué)方法體系,推動(dòng)學(xué)科的創(chuàng)新發(fā)展。 本書(shū)可供水文地質(zhì)、地下水科學(xué)與工程、環(huán)境科學(xué)與工程、水利工程等專業(yè)的本科生、研究生以及從業(yè)人員參考閱讀。
原生高砷地下水(下)(精)/當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù) 目錄
中篇 高砷地下水修復(fù)技術(shù)研發(fā)與示范
第11章 方法綜述 469
11.1 地下水除砷方法 469
11.2 三價(jià)砷氧化 469
11.2.1 活化氧氣氧化 470
11.2.2 外加藥劑氧化 472
11.2.3 其他途徑氧化 474
11.3 抽出處理 475
11.3.1 吸附處理 475
11.3.2 沉淀處理 480
11.3.3 其他抽出處理方法 482
11.4 原位固定處理 483
11.4.1 原位氧化固定 484
11.4.2 原位形成硫鐵礦固定 485
11.5 地下水除砷方法比較分析 485
參考文獻(xiàn) 486
第12章 利用礦物材料除砷技術(shù) 489
12.1 除砷原理 489
12.1.1 表面羥基作用 490
12.1.2 表面絡(luò)合作用 491
12.1.3 離子交換作用 492
12.1.4 化學(xué)沉淀作用 493
12.1.5 氧化作用 494
12.2 典型礦物材料除砷技術(shù) 495
12.2.1 含鐵礦物除砷技術(shù) 495
12.2.2 水滑石類礦物除砷技術(shù) 516
12.2.3 海泡石復(fù)合礦物除砷技術(shù) 532
12.2.4 多孔沸石復(fù)合礦物除砷技術(shù) 546
參考文獻(xiàn) 558
第13章 電化學(xué)除砷技術(shù) 566
13.1 除砷機(jī)理 566
13.2 鐵陽(yáng)極強(qiáng)化砂濾除砷 566
13.2.1 野外試驗(yàn) 567
13.2.2 傳統(tǒng)砂濾除砷效果 570
13.2.3 鐵陽(yáng)極強(qiáng)化砂濾除砷 571
13.2.4 連續(xù)運(yùn)行效果 574
13.2.5 運(yùn)行成本及維護(hù)比較 576
13.3 電化學(xué)誘導(dǎo)二價(jià)鐵氧化沉淀除砷機(jī)理 577
13.3.1 試驗(yàn)過(guò)程 578
13.3.2 雙陽(yáng)極靜態(tài)體系除砷效果 579
13.3.3 雙陽(yáng)極電流分配比對(duì)Fe和As去除的影響規(guī)律 581
13.3.4 雙陽(yáng)極柱試驗(yàn)除砷 584
13.3.5 動(dòng)態(tài)柱試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行效果 587
13.4 電化學(xué)原位除砷試驗(yàn) 589
13.4.1 野外試驗(yàn)過(guò)程 590
13.4.2 單井循環(huán)注入含氧水原位除砷 593
13.4.3 原位電解供氧含水層除砷 595
參考文獻(xiàn) 600
第14章 原位鍍鐵固砷技術(shù) 604
14.1 高砷地下水傳統(tǒng)處理技術(shù) 604
14.1.1 異位處理技術(shù) 604
14.1.2 原位處理技術(shù) 604
14.2 區(qū)域含水層原位固砷新方法 605
14.2.1 地下水系統(tǒng)中砷遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律對(duì)開(kāi)發(fā)固砷新方法的啟示 605
14.2.2 基于亞鐵氧化沉淀的原位固砷技術(shù) 606
14.2.3 基于硫化亞鐵的原位固砷技術(shù) 618
14.3 場(chǎng)地尺度試驗(yàn) 630
參考文獻(xiàn) 640
第15章 高砷地下水原位水質(zhì)改良技術(shù)系統(tǒng)與示范工程 646
15.1 原位改良技術(shù)示范工程設(shè)計(jì) 646
15.2 原位改良示范工程場(chǎng)地調(diào)查 647
15.2.1 場(chǎng)地地球物理調(diào)查 647
15.2.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)調(diào)查 653
15.2.3 場(chǎng)地水文地球化學(xué)調(diào)查與模擬 654
15.3 高砷地下水水質(zhì)原位改良技術(shù)系統(tǒng) 671
15.3.1 場(chǎng)地水化學(xué)分區(qū) 671
15.3.2 亞鐵氧化沉淀原位固砷技術(shù)場(chǎng)地示范 674
15.3.3 生成硫化亞鐵原位固砷技術(shù)場(chǎng)地示范 684
15.4 含水層原位固砷示范工程效果及應(yīng)用前景 693
15.4.1 含水層原位鍍鐵技術(shù)效果 693
15.4.2 應(yīng)用前景分析 695
參考文獻(xiàn) 697
下篇 高砷地下水研究方法
第16章 水文地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè) 705
16.1 區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查 705
16.1.1 目標(biāo)任務(wù) 705
16.1.2 精度要求 705
16.1.3 一般工作程序 707
16.1.4 區(qū)域水文地質(zhì)條件綜合分析 712
16.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)調(diào)查 716
16.2.1 目的與意義 716
16.2.2 工作程序 716
16.2.3 地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法與技術(shù) 718
16.2.4 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件綜合分析 722
參考文獻(xiàn) 723
第17章 水文地球化學(xué)研究 724
17.1 水質(zhì)分析 724
17.1.1 水樣采集和處理 724
17.1.2 水質(zhì)檢測(cè) 725
17.1.3 常用檢測(cè)技術(shù) 727
17.2 地球化學(xué)圖解與元素比值 731
17.2.1 地下水化學(xué)成分圖示法 731
17.2.2 離子比例系數(shù)分析法 735
17.2.3 相圖分析法 736
17.3 砷的形態(tài)分析 738
17.3.1 砷的形態(tài) 738
17.3.2 樣品采集與制備 738
17.3.3 砷的形態(tài)分析方法 740
17.4 批實(shí)驗(yàn)與柱實(shí)驗(yàn) 746
17.4.1 批實(shí)驗(yàn) 747
17.4.2 柱實(shí)驗(yàn) 758
17.5 水文地球化學(xué)模擬 759
17.5.1 水文地球化學(xué)模擬程序 760
17.5.2 熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù) 764
17.5.3 模擬誤差來(lái)源 766
17.5.4 地球化學(xué)模擬 768
17.5.5 反應(yīng)性溶質(zhì)運(yùn)移模擬 777
參考文獻(xiàn) 783
第18章 高砷含水介質(zhì)研究 796
18.1 水力學(xué)特征 796
18.2 物理特性與礦物組成 803
18.2.1 物理特性 803
18.2.2 礦物組成 806
18.3 化學(xué)組成 812
18.4 有機(jī)地球化學(xué)研究 819
18.4.1 生物標(biāo)志物提取與分析方法 820
18.4.2 溶解性有機(jī)質(zhì)提取與三維熒光分析 821
18.5 生物遺存 823
18.5.1 植物大化石 823
18.5.2 孢粉 824
18.5.3 植硅體 826
18.5.4 硅藻 827
18.5.5 脊椎動(dòng)物化石 828
18.5.6 淡水軟體動(dòng)物 829
18.5.7 昆蟲(chóng)化石 829
18.5.8 介形類 830
18.5.9 有殼變形蟲(chóng) 831
參考文獻(xiàn) 832
第19章 同位素水文地球化學(xué)研究 841
19.1 同位素基本概念及測(cè)試分析 841
19.1.1 同位素基本概念 841
19.1.2 同位素測(cè)試分析 844
19.2 氫、氧同位素 846
19.2.1 同位素分餾機(jī)理 847
19.2.2 分析測(cè)試技術(shù) 848
19.2.3 研究案例 849
19.3 硫酸鹽硫氧同位素 851
19.3.1 同位素分餾機(jī)理 852
19.3.2 樣品制備與測(cè)試分析 853
19.3.3 研究案例 854
19.4 碳同位素 856
19.4.1 同位素分餾機(jī)理 856
19.4.2 樣品制備與測(cè)試分析 857
19.4.3 研究案例 858
19.5 鐵同位素 861
19.5.1 同位素分餾機(jī)理 861
19.5.2 樣品制備與測(cè)試分析 862
19.5.3 研究案例 863
19.6 鉬同位素 867
19.6.1 同位素分餾機(jī)理 867
19.6.2 樣品制備與測(cè)試分析 868
19.6.3 研究案例 869
19.7 鍶同位素 871
19.7.1 同位素分餾機(jī)理 871
19.7.2 樣品制備與測(cè)試分析 872
19.7.3 研究案例 872
參考文獻(xiàn) 875
第20章 地質(zhì)微生物學(xué)研究方法 885
20.1 概述 885
20.2 非分子生物學(xué)方法 885
20.2.1 現(xiàn)場(chǎng)觀察與監(jiān)測(cè)及原位樣品的采集和保存 886
20.2.2 微生物的分離富集與培養(yǎng) 887
20.2.3 微生物非分子生物學(xué)的鑒定方法 890
20.2.4 微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的觀察及其生物活性的檢測(cè) 890
20.2.5 微生物學(xué)過(guò)程實(shí)驗(yàn)室模擬 892
20.3 分子生物學(xué)方法 892
20.3.1 微生物分子分類鑒定及群落多樣性分析技術(shù) 893
20.3.2 微生物功能基因多樣性及定量分析技術(shù) 896
20.3.3 (宏)基因/轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù) 901
20.3.4 蛋白質(zhì)(酶)分子及組學(xué)分析技術(shù) 904
20.3.5 基于代謝水平的穩(wěn)定同位素探測(cè)技術(shù)和代謝組學(xué)技術(shù) 907
參考文獻(xiàn) 909
索引 913
原生高砷地下水(下)(精)/當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù) 節(jié)選
中篇高砷地下水修復(fù)技術(shù)研發(fā)與示范 方法綜述 第11章 11.1地下水除砷方法 地下水除砷的關(guān)鍵在于調(diào)控砷的價(jià)態(tài)和形態(tài),從而降低其移動(dòng)性使其從水相轉(zhuǎn)移至固相。水體中的砷主要有+3和+5兩種價(jià)態(tài),但根據(jù)環(huán)境條件不同具有多種不同的存在形態(tài)。砷的價(jià)態(tài)和形態(tài)主要受賦存環(huán)境Eh和pH控制(Smedley and Kinniburgh, 2002):在氧化環(huán)境中(高Eh值),砷主要以As(V)的形式存在,其中在pH小于6.9時(shí)占優(yōu)勢(shì),在pH較高時(shí)以為主;在還原性環(huán)境中(低Eh值),砷主要以As(III)的形式存在,在pH小于9.2時(shí)以電中性的為主。高砷地下水賦存的含水層通常為還原條件,因此地下水中的As主要為毒性更強(qiáng)的As(III)。通常在環(huán)境中性條件下,電中性的As(III)相比于負(fù)電性的As(V)更難被礦物(如三價(jià)鐵礦物)吸附,具有更強(qiáng)的移動(dòng)性,因此將As(III)氧化為As(V)可提高除砷效果。 地下水除砷方法根據(jù)實(shí)施方式可分為抽出處理和原位固定處理(圖11-1-1)。其中抽出處理為將高砷地下水抽提到地面后,通過(guò)人為措施將砷從水相中分離,主要包括吸附處理、沉淀處理、離子交換法、膜過(guò)濾法等方法。原位固定處理是通過(guò)人為措施調(diào)控含水層的氧化還原條件,例如,引入氧化劑和硫化物等,從而強(qiáng)化砷從水相向含水介質(zhì)固相中轉(zhuǎn)移。 圖11-1-1高砷地下水主要處理技術(shù) 11. 2三價(jià)砷氧化 與電中性的As(III)相比,負(fù)電性的As(V)的移動(dòng)性要低得多,更容易通過(guò)配體置換和離子交換方式吸附到固相上,因此將地下水中的As(III)氧化為As(V)已成為提高除砷效果的重要措施。目前經(jīng)常采用的氧化方法有活化氧氣氧化、外加藥劑氧化、光氧化等。 11.2.1活化氧氣氧化 空氣中的O2是*為廉價(jià)易得的氧化劑,但是在中性條件下O2直接氧化As(III)的速度非常慢,不能滿足除砷需求。然而,當(dāng)氧氣被活化為單線態(tài)氧、超氧自由基、過(guò)氧化氫(H2O2)、羥自由基( OH)等活性氧化物種后,對(duì)As(III)的氧化將大大加快。大量研究證明,F(xiàn)e(II)在接觸空氣時(shí)可產(chǎn)生氧化活性物種,從而使As(III)氧化。Fe(II)活化O2的效率和機(jī)制與其形態(tài)密切相關(guān)。游離態(tài)Fe(II)是指以離子形態(tài)存在于水相中的Fe(II)(通常表示為),是地下水中*為常見(jiàn)的形態(tài)。Fe(II)與O2反應(yīng)的總方程式如式(11-2-1)所示。Fe(II)氧化的動(dòng)力學(xué)可由pH、O2濃度和Fe(II)濃度的函數(shù)來(lái)表示[式(11-2-2)](Pham and Waite, 2008)。在酸性條件下,游離態(tài)Fe(II)與O2反應(yīng)的速率極低,與O2和Fe(II)濃度無(wú)關(guān)。在中性條件下游離態(tài)Fe(II)與O2的反應(yīng)速率極快,pH為8時(shí)Fe(II)被氧化的半衰期僅為幾分鐘。Fe(II)與O2反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧化物種是廣受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題,目前對(duì)于中性條件下氧化污染物的活性氧化物物種是 OH還是四價(jià)鐵[Fe(IV)]還存在爭(zhēng)議[式(11-2-5)和式(11-2-6)](Pang et al., 2010; Hug and Leupin, 2003)。相對(duì)于 OH對(duì)污染物氧化的無(wú)選擇性,F(xiàn)e(IV)氧化具有一定選擇性,能夠氧化某些物種[如As(III)、甲醇、乙醇等],而對(duì)芳香族化合物等有機(jī)污染物的氧化作用較弱(Hug and Leupin, 2003)。 當(dāng)游離態(tài)Fe(II)結(jié)合在礦物尤其是鐵(氫)氧化物表面后,還原活性可得到顯著增強(qiáng)。表面結(jié)合態(tài)Fe(II)的還原活性還與礦物類型如鐵(氫)氧化物基體的種類有關(guān)(圖11-2-1)(Elsner et al., 2004)。Fe(II)還原活性的增強(qiáng)會(huì)加速Fe(II)被O2氧化的速率,并影響其反應(yīng)途徑。Pham和Waite研究組發(fā)現(xiàn),游離態(tài)Fe(II)在中性pH條件下形成氫氧化物等結(jié)合態(tài)二價(jià)鐵后,其與氧氣的反應(yīng)速率大大增加(Pham and Waite, 2008)。近期在室內(nèi)研究中也發(fā)現(xiàn),游離態(tài)Fe(II)在中性pH條件下被空氣氧化時(shí),吸附在產(chǎn)生的三價(jià)鐵氫氧化物上后可產(chǎn)生 OH,并促進(jìn)As(III)的氧化。因此,在除砷過(guò)程中通過(guò)添加含鐵礦物的方式,可有效地強(qiáng)化Fe(II)活化O2對(duì)As(III)的氧化效率。 當(dāng)游離態(tài)Fe(II)被含氧配體絡(luò)合后,其活化O2的速率和機(jī)理也被改變。配體可以通過(guò)與游離態(tài)Fe(II)絡(luò)合而形成水相絡(luò)合態(tài)Fe(II),也可以通過(guò)影響配體交換及其對(duì)鐵氧化物的化學(xué)還原溶解作用而形成固相絡(luò)合態(tài)Fe(II)(Strathmann and Stone, 2002)。隨著水相和固相絡(luò)合態(tài)Fe(II)物種的形成,F(xiàn)e(III)/Fe(II)氧化還原電子對(duì)的氧化還原電位相應(yīng)降低(圖11-2-1),F(xiàn)e(II)失電子能力增強(qiáng),更易被O2氧化(Strathmann and Stone, 2002; Stumm and Sulzberger, 1992)。除加快Fe(II)氧化速率外,近期研究發(fā)現(xiàn)配體絡(luò)合作用還能促進(jìn)Fe(II)活化O2產(chǎn)生 OH。例如,Sedlak課題組發(fā)現(xiàn),游離態(tài)Fe(II)在中性條件下活化O2主要產(chǎn)生Fe(IV),而當(dāng)Fe(II)被小分子有機(jī)酸如草酸、氨三乙酸或乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合后,產(chǎn)生的主要活性氧化物種為 OH(Keenan and Sedlak, 2008)。 As(III)相對(duì)比較容易氧化(標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位:0.56 V),無(wú)論Fe(II)活化O2產(chǎn)生的活性物種是 OH還是Fe(IV),As(III)都可以得到快速氧化。因此,F(xiàn)e(II)活化O2氧化As(III)已被廣泛應(yīng)用于高砷地下水的處理,并且取得了很好的效果。由于高砷地下水中通常含有一定量的游離態(tài)Fe(II),在地下水抽出地面后,可通過(guò)曝氣(如跌水曝氣)等方式使其接觸空氣,在此過(guò)程中As(III)被氧化。根據(jù)調(diào)查,在江漢平原的多個(gè)以地下水為水源的給水廠中,大多采用跌水曝氣的方式來(lái)氧化和去除地下水中的Fe(II)(圖11-2-2),同時(shí)使地下水中的低質(zhì)量濃度砷(10~50μg/L)被一并去除。需要注意的是,該方法氧化砷的有效性受地下水中Fe/As質(zhì)量濃度比值的限制,通常地下水中固有的Fe(II)質(zhì)量濃度有限(幾毫克每升),因此這種氧化方式僅在砷質(zhì)量濃度較低時(shí)(如幾十微克每升)有效。當(dāng)?shù)叵滤泄逃械腇e(II)質(zhì)量濃度相對(duì)于As(III)不足時(shí),可通過(guò)人為引入Fe(II)來(lái)強(qiáng)化氧化效果。例如,通過(guò)人為投加亞鐵鹽如硫酸亞鐵(將在混凝沉淀部分?jǐn)⑹觯蛲ㄟ^(guò)零價(jià)鐵(將在吸附部分?jǐn)⑹觯┖丸F陽(yáng)極電解提供Fe(II)(將在本篇第13章電化學(xué)處理中敘述),原理都在于引入游離態(tài)Fe(II),不同之處在于引入Fe(II)的速率。 11.2.2外加藥劑氧化 除了使用Fe(II)活化O2氧化As(III)外,工程上也可直接投加其他氧化劑,主要有高錳酸鹽(MnO- 4)、游離氯、過(guò)氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)、高鐵酸鹽等。不同氧化劑的氧化還原電位和氧化機(jī)理不同,對(duì)As(III)的氧化程度和速率也不同,其簡(jiǎn)要分析見(jiàn)表11-2-1。 1.高錳酸鹽 高錳酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑,可以氧化包括As(III)在內(nèi)的多種污染物。根據(jù)pH的不同,Mn(VII)/Mn(IV)的氧化還原電位在0.57~1.70變化。高錳酸鹽將As(III)氧化的同時(shí),自身生成二氧化錳固體析出[式(11-2-7)]。在氧化過(guò)程中,高錳酸根的消耗量與As(III)的氧化量理論上可按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系(Mn/As=0.67)進(jìn)行(Sorlini and Gialdini, 2010),但在實(shí)際處理中,地下水中共存的其他還原態(tài)物質(zhì)如Fe(II)、有機(jī)質(zhì)等都會(huì)消耗高錳酸根,導(dǎo)致Mn/As的增加。處理過(guò)程中過(guò)量的高錳酸根可通過(guò)外加Fe(II)來(lái)去除,因?yàn)镕e(II)被氧化形成的Fe(III)可進(jìn)一步促進(jìn)砷的吸附去除。例如,我國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)馬軍研究組聯(lián)合使用高錳酸鉀和硫酸亞鐵,對(duì)水體中的砷氧化和去除取得了很好的效果(姜利,2008)。 2.游離氯 游離氯主要包括液氯(Cl2)、次氯酸鹽(ClO)和二氧化氯(ClO2),氧化As(III)的反應(yīng)方程如式(11-2-8)和式(11-2-9)。由于液氯存在儲(chǔ)運(yùn)不便的問(wèn)題,在除砷中主要使用次氯酸鹽和二氧化氯。次氯酸鹽氧化As(III)的速率很快,當(dāng)投加量大于化學(xué)計(jì)量比時(shí),氧化可在幾分鐘甚至幾十秒內(nèi)完成,而且氧化受pH的影響很小;二氧化氯對(duì)As(III)的氧化速率比次氯酸鹽慢,但在水體中共存金屬離子的催化作用下,氧化速率可大大提高(Sorlini and Gialdini, 2010)。游離氯在使用過(guò)程中會(huì)腐蝕儲(chǔ)運(yùn)和反應(yīng)設(shè)備,存在與地下水
- >
姑媽的寶刀
- >
新文學(xué)天穹兩巨星--魯迅與胡適/紅燭學(xué)術(shù)叢書(shū)(紅燭學(xué)術(shù)叢書(shū))
- >
羅庸西南聯(lián)大授課錄
- >
有舍有得是人生
- >
大紅狗在馬戲團(tuán)-大紅狗克里弗-助人
- >
龍榆生:詞曲概論/大家小書(shū)
- >
企鵝口袋書(shū)系列·偉大的思想20:論自然選擇(英漢雙語(yǔ))
- >
山海經(jīng)