包覆型高铁酸钾原位控释氧化修复地下水DNAPL污染的工艺及机理

本项目针对地下水层非水相污染，特别是非水相重液（DNAPL）污染难治理问题，引入包覆技术，以氧化性强和选择性好的粉末状高铁酸钾作为包覆芯材-"活性核"（core），筛选出稳定性好、脂溶性强、释放速率适中，无毒无害的环境友好聚合物作为包覆壁材（cell），制备包覆型高铁酸钾缓释材料，利用DNAPL的非水溶性和对不同有机聚合物的强吸附作用，使其优先吸附于包覆壁材，利用DNAPL污染物对包覆壁材的溶解，通过界面离解控制释放"活性核"－高铁酸钾，从而实现DNAPL的定向吸附、高铁酸钾的控制释放和DNAPL的高效氧化修复，进而研究包覆材料的缓释机制，阐明DNAPL污染物与包覆型高铁酸钾缓释材料的界面吸附-脂溶离解-"活性核"控制释放-高效氧化机理，从而评价修复后地下水的水质安全性，为受污染地下水原位化学氧化修复工艺提供理论依据和技术支持。

针对地下水层非水相污染，特别是非水相重液（DNAPL）污染难治理问题，引入包覆技术，以氧化性强和选择性好的粉末状高铁酸钾和高锰酸钾作为包覆芯材-“活性核”（core），筛选出稳定性好、脂溶性强、释放速率适中，无毒无害的环境友好聚合物作为包覆壁材（cell），采用熔化悬浮冷凝法、油相相分离法、熔化分散冷凝法和熔化成型法，以高铁酸钾和高锰酸钾金属氧化剂为核，环境友好型材料石蜡和硬脂酸为壳，制备出4种具有不同缓释能力的包覆型高铁酸钾缓释剂、水溶性高锰酸钾缓释微胶囊、脂溶性高锰酸钾包覆缓释颗粒和复合型高锰酸钾缓释剂。探讨了4种不同缓释体的制备工艺，分别研究4种缓释体在水中的缓释效果，以及其对不同浓度TCE污染的去除，进而研究了不同缓释体核壳比、缓释体投加量、pH、离子浓度和水中天然腐殖酸等水质条件对缓释体去除TCE的影响。包覆材料的缓释机制是通过TCE与包覆材料的界面吸附-脂溶离解-“活性核”控制释放，从而实现氧化剂对TCE的高效氧化机理。设计了有机玻璃土柱、砂槽反应器模拟地下含水层中TCE污染，以及土层中羽状污染带TCE的形成，研究不同流量对TCE在砂介质中横纵向的迁移扩散及缓释体对TCE控制释放和氧化去除。这项技术在不对环境引入新污染的前提下，一方面通过延长氧化剂的释放时间来增加其与DNAPLs的接触时间，另一方面通过微胶囊化保护氧化剂，减少氧化剂在地下水层输送过程中无方向性扩散损失和无选择性消耗损失，提高其利用率，为原位修复地下水层中水相和羽状带DNAPLs污染提供理论依据。并对其在实验室条件和砂槽模拟地下水层的污染修复进行探索，为该技术日后的实际工程应用提供一些技术储备。发表论文16篇（SCI收录论文8篇，EI收录10篇，会议论文2篇），国际学术会议口头报告2次，培养研究生6名。申请发明专利5项。