[发明专利]零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法

说明书

本发明涉及地下水污染修复技术领域，特别涉及一种零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法。旨在解决如何精确测量零价铁渗透反应格栅的产氢气量和沉淀量的技术问题。该方法包括配置地下水溶液，并将配置好的地下水溶液持续送入装填零价铁的反应柱；待地下水溶液与零价铁介质反应设定时间后，获取零价铁介质反应所生成矿物的元素组成及其相对含量；基于零价铁介质的元素组成及其相对含量，获取反应柱对应的沉淀物生成量；获取设定时间内反应柱的质量变化值和气体收集器内收集的氢气体积；基于沉淀物生成量、质量变化值以及氢气体积，获取反应柱内零价铁对应的氢气产生量。该方法可以精确测量零价铁渗透反应格栅的氢气和沉淀物的产生量。

技术领域

本发明属于地下水污染修复技术领域，特别涉及一种零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法。

背景技术

面对日益严重的地下水污染，渗透反应格栅(Permeable Reactive Barrier，PRB)作为一种原位、简易、被动技术在地下水污染修复中被广泛研究和应用。其中，零价铁渗透反应格栅是目前应用最为广泛的技术之一，其可通过反应格栅内的吸附、沉淀、络合以及化学还原等作用实现多种有机及无机污染物的去除。截至目前，在全世界有超过200座零价铁渗透反应格栅建成并运行，并取得了良好的地下水修复效果。

尽管已有大量工程案例，但零价铁渗透反应格栅运行过程中反应性能降低的影响因素仍未清晰，具体包括：(1)零价铁腐蚀产生沉淀物覆盖导致的零价铁失活及水力停留时间减小；(2)碳酸钙等次生矿物沉淀造成的堵塞；(3) 零价铁腐蚀产生氢气积累造成的气堵。因此，如何有效的通过监测反应柱内零价铁沉淀矿物及氢气的产生过程，对揭示铁腐蚀及矿物沉淀对零价铁反应活性及渗透性的影响机理，以及对提高零价铁渗透反应格栅的有效设计和模拟预测具有重要意义。

目前，研究人员普遍采用装填零价铁的反应柱并通过柱实验模拟零价铁渗透反应格栅的运行过程，例如，通过在零价铁反应柱不同位置取水样分析，来间接评估零价铁的反应过程。但是，计算值仅是利用柱内液相组分的变化来代表整个反应柱的反应活性。除此之外，通过重量分析法，测定反应柱的质量变化可以精确的测量反应柱体系内各种物质总的质量变化。然而，反应过程中铁腐蚀产生的氢气除部分以溶解相存在外，还有部分以非溶解相存在，部分氢气气泡被滞留在柱内介质孔隙之间并占据一定体积，当孔隙中的氢气气泡离开并重新被溶液占据时，反应柱质量也会增加。因此，仅通过质量监控无法判定反应柱质量的增加是由沉淀产生还是氢气释放导致。综上，现有技术中还没有能够精确测量零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法，可以实现精确测量零价铁渗透反应格栅的产氢气量和沉淀量，为零价铁渗透反应格栅的有效设计及性能预测提供指导。

为了实现上述目的，本发明提供的一种零价铁渗透反应格栅产氢气量和沉淀量的测量方法，应用于零价铁渗透反应格栅模拟装置，所述装置包括顺次连接的供水机构、填装有零价铁介质的反应柱、气体收集器以及废液瓶；所述测量方法包括：

基于所述供水机构配置地下水溶液，并将配置好的地下水溶液持续送入所述反应柱；

待地下水溶液与零价铁介质反应设定时间后，获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量；

基于所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量，获取所述反应柱对应的沉淀物生成量；

获取所述设定时间内所述反应柱的质量变化值和所述气体收集器内收集的氢气体积；

基于所述沉淀物生成量、所述质量变化值以及所述氢气体积，获取所述反应柱对应的氢气产生量。

进一步地，在“获取所述零价铁介质所生成矿物的元素组成及其相对含量”的步骤之前，所述方法还包括：

预设多个所述反应柱并作为试验 件，将配置好的地下水溶液持续送入每个所述试验 件并记录反应时间；