2. Результаты определения объема электроосмотического потока
Электроосмотический поток сначала достаточно мал и возрастает медленно, затем увеличивается более интенсивно.
Объем потока в начале минимален из-за ненасыщенности образца и силы тока необходимой величины. После установления оптимальных условий протекания процесса интенсивность переноса жидкости объем возрастает.
Формирование электроосмотического потока обеспечивает перенос загрязняющих веществ по направлению к катоду, что в данном случае используется для создания направленного потока загрязненной воды к активному барьеру из пероксида кальция.
|
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1010 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
905 |
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкости, |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
597 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
467 |
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
360 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
156 |
189 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
69 |
|
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Время, ч |
|
|
|
|
|
3.Изменение кислотности среды
Входе проведения экспериментов также замерялась кислотность среды: почвы у катода и жидкости после камеры – через каждый час. У анода – в начале и конце эксперимента.
Результаты замеров рН у катода представлены в таблице 2 и на диаграмме. Таблица 2 – Динамика кислотности у катода
Время, |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pH |
6,8 |
7,1 |
7,9 |
8,5 |
8,5 |
8,6 |
8,9 |
9,1 |
9,9 |
9,8 |
3. Изменение кислотности среды
Величина кислотности жидкостного потока на выходе из камеры после катода и величина кислотности почвы в прикатодной зоне совпадали.
В анодной зоне наблюдался обратный процесс – кислотность снижалась с 6,8 до 3,5.
Данное явление объясняется диссоциацией молекул воды и перемещением образовавшихся ионов к электродам с формированием кислотного и щелочного фронта. В прианодной зоне происходит скапливание большого количества ионов H+, что обуславливает сильное подкисление среды. В тоже время наличие ионов OH- в катодной области приводит к созданию щелочной среды.
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рН |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
Время, мин |
|
|
|
|
|
4. Результаты измерения содержания нефтепродуктов
Ключевым параметром, определяющим эффективность проведения очистки, является содержание нефтепродуктов в почве и жидкости после барьера из пероксида кальция.
Анализ на количественное содержание нефтепродуктов проводился по истечении 10 часов. Почва отбиралась в прикатодной зоне. Каждая проба делилась на три части и анализировалась на концентратомере, после чего определялось среднее арифметическое значение содержания нефтепродуктов, которое использовалось уже для определения эффективности очистки.
Эффективность очистки рассчитывается по формуле:
( 1.1)
где Снач – начальная концентрация нефтепродуктов в почве до очистки, мг/кг;
Соч – концентрация нефтепродуктов в почве после очистки, мг/л (мг/кг – для почвы).
4. Результаты измерения содержания нефтепродуктов
Начальная концентрация нефтепродуктов в почве составляла 10020 мг/кг (усредненно по трем измерениям). Концентрация в катодной зоне после слоя пероксида кальция через 10 часов эксперимента составила 1826 мг/кг. Тогда эффективность очистки почвы после пероксидного барьера равна:
(1.2)
Содержание нефтепродуктов в жидкости на выходе из камеры составило 1826 мг/л.
Создание электроосмотического потока при воздействии электрического тока приводит к перемещению загрязняющих компонентов, в т.ч. нефтепродуктов в катодную зону с последующим их вымываением с жидкой фазой. Это обуславливает повышенное содержание нефтепродуктов в воде по сравнению с почвенной средой (примерно на 2%).
При проведении аналогичного эксперимента, но без слоя пероксида кальция, содержание нефтепродуктов в прикатодной зоне почвы составило 3737,46 мг/кг.
Эффективность очистки без пероксидного барьера составила:
(1.3)
Содержание нефтепродуктов в электроосмотическом потоке без пероксидной очистки равно 8460,94 мг/л.
В таком случае получается, что барьер из пероксида кальция позволил удалить из загрязненной воды на 6634,94 мг/л нефтепродуктов больше.
Анализ полученных результатов
Материал, используемый в качестве активного барьера, оказывает существенное влияние на очистку подземных вод и восстановление почвы.
Так гидроксильный радикал представляет собой мощный окислитель, играющий решающую роль в процессах химического окисления углеводородов, однако время его существования не превышает 10-9 с . При взаимодействии гидроксильных радикалов с моноароматическими кольцами образуются т.н. гидроксициклогексадиенильные (HCHD) радикалы. В последствии более 80% этих радикалов превращается в фенол и подвергается дальнейшему окислению. Перекись водорода (H2O2) нестабильна и широко используется в химическом окислении. Достаточно краткое время жизни пероксида водорода (от нескольких минут до нескольких часов) и гидроксильных радикалов может быть компенсировано использованием твердых пероксидов, например, пероксида кальция при осуществлении очистки подземных вод.
При взаимодействии пероксида кальция с водой наблюдаются следующие реакции: CaO2 + 2H2O → H2O2 + Ca (OH)2 (1.4)
2H2O2 → 2H2O + O2 |
(1.5) |
H2O2 + e − → OH + OH− |
(1.6) |
