Химическое окисление на месте

Химическое окисление на месте ( ISCO ), форма усовершенствованного процесса окисления , представляет собой метод восстановления окружающей среды почвы и/или , используемый для восстановления грунтовых вод с целью снижения концентрации целевых загрязнителей окружающей среды до приемлемого уровня. ISCO достигается путем введения сильных химических окислителей в загрязненную среду (почву или грунтовые воды) для уничтожения химических загрязнителей на месте. Его можно использовать для восстановления различных органических соединений, в том числе тех, которые устойчивы к естественному разложению. ^{[ 1 ]} In situ в ISCO — это просто латинское слово «на месте», означающее, что ISCO — это химическая реакция окисления, которая происходит в месте загрязнения.

Удаление с помощью ISCO некоторых органических веществ, таких как хлорированные растворители ( трихлорэтен и тетрахлорэтен ) и соединения, родственные бензину ( бензол , толуол , этилбензол , МТБЭ и ксилолы ), является эффективным. Некоторые другие загрязнители можно сделать менее токсичными путем химического окисления . ^{[ 2 ]}

Широкий спектр загрязнителей грунтовых вод хорошо реагирует на ISCO, поэтому этот метод является популярным. ^{[ 3 ]}

История

Реагент Фентона (перекись водорода, катализируемая железом) и перманганат калия являются окислителями, которые использовались дольше всего и продолжают широко использоваться. Перекись водорода была впервые использована в 1985 году для ликвидации разлива формальдегида на заводе Monsanto Indian Orchard в Спрингфилде, штат Массачусетс. вводили 10% раствор перекиси водорода На этом участке в шлейф формальдегида . Реагент Фентона первоначально использовался для обработки углеводородных участков, где присутствовали бензол, толуол и этилбензол. ^{[ 4 ]}

Перекись водорода эффективна для хлорированных растворителей, как и перманганат, который также стал признанным средством правовой защиты. ^{[ 4 ]}

Персульфат натрия был представлен ISCO в конце 1990-х годов из-за ограничений в использовании пероксида или перманганата в качестве окислителей. Специфика перманганата (хлорированные растворители требуют двойных связей) и потребление нецелевым органическим материалом в почве являются примерами этих ограничений. Персульфат более стабилен, удаляет более широкий спектр загрязнений и не так легко поглощается органикой почвы. ^{[ 4 ]}

Агенты окисления

Обычными окислителями, используемыми в этом процессе, являются перманганат (как перманганат натрия, так и перманганат калия ), реагент Фентона , персульфат и озон . Можно использовать и другие окислители, но наиболее часто используются эти четыре.

Перманганат

Перманганат используется при очистке грунтовых вод в виде перманганата калия ( KMnO
₄ ) и перманганат натрия ( NaMnO
₄ ). Оба соединения обладают одинаковыми окислительными способностями и ограничениями и одинаково реагируют на загрязняющие вещества. Самая большая разница между этими двумя химическими веществами заключается в том, что перманганат калия менее растворим, чем перманганат натрия. ^{[ 5 ]}

Перманганат калия представляет собой кристаллическое твердое вещество, которое обычно растворяют в воде перед нанесением на загрязненный участок. ^{[ 3 ]} К сожалению, растворимость перманганата калия зависит от температуры. Поскольку температура в водоносном горизонте обычно ниже, чем температура в месте смешивания раствора, перманганат калия снова становится твердым материалом. Этот твердый материал тогда не вступает в реакцию с загрязнителями. Со временем марганцовка снова станет растворимой, но процесс занимает много времени. ^{[ 3 ]} Было показано, что это соединение окисляет множество различных загрязняющих веществ, но оно примечательно тем, что окисляет хлорированные растворители, такие как перхлорэтилен (PCE), трихлорэтилен (TCE) и винилхлорид (VC). ^{[ 5 ]} Однако перманганат калия не способен эффективно окислять дизельное топливо, бензин или БТЭК . ^{[ 5 ]}

Перманганат натрия дороже перманганата калия, но поскольку перманганат натрия более растворим, чем перманганат калия, его можно наносить на место загрязнения в гораздо более высокой концентрации. Это сокращает время, необходимое для окисления загрязнителя. Перманганат натрия полезен еще и тем, что его можно использовать в местах, где нельзя использовать ион калия. ^{[ 5 ]} Еще одним преимуществом перманганата натрия перед перманганатом калия является то, что перманганат натрия благодаря своей высокой растворимости можно транспортировать над землей в виде жидкости, что снижает риск воздействия гранул или контакта вещества с кожей. ^{[ 3 ]}

Первичные окислительно-восстановительные реакции перманганата описываются уравнениями:

MnO ⁻
₄ + 8Ч ⁺
+ 5е ⁻ → Мн ²⁺
+ 4Ч
₂ O — (при pH < 3,5)
MnO ⁻
₄ + 2Ч
_2О + 3е ⁻ → МnО
₂ (С) + 4 ОН ⁻
— (для pH от 3,5 до 12)
MnO ⁻
₄₊ и ⁻ → МnО ²⁻
₄ — (при pH > 12)

Типичная реакция, которая происходит в обычных условиях окружающей среды, представляет собой уравнение 2. Эта реакция образует твердый продукт MnO.
₂. ^{[ 6 ]}

Преимущество использования перманганата в ISCO заключается в том, что он сравнительно медленно реагирует в недрах, что позволяет соединению перемещаться дальше в загрязненное пространство и окислять больше загрязнений. ^{[ 3 ]} Перманганат также может помочь в очистке материалов , которые не очень проницаемы. Кроме того, поскольку растворы перманганата натрия и перманганата калия имеют плотность, превышающую плотность воды, перманганат может перемещаться через загрязненную область за счет диффузии, обусловленной плотностью. ^{[ 3 ]}

Использование перманганата приводит к образованию побочного продукта MnO.
₂ , который естественным образом присутствует в почве и поэтому является безопасным побочным продуктом. ^{[ 5 ]} К сожалению, несколько исследований показали, что этот побочный продукт, по-видимому, сцементирует частицы песка, образуя камнеподобный материал с очень низкой проницаемостью. По мере накопления камнеподобных материалов они блокируют попадание перманганата к остальным загрязнениям и снижают эффективность перманганата. Этого можно избежать, извлекая MnO.
₂ из загрязненной зоны. ^{[ 3 ]}

Реагент Фентона

Реактив Фентона представляет собой смесь солей двухвалентного железа в качестве катализатора и перекиси водорода . Подобную реакцию можно провести, смешав перекись водорода с трехвалентным железом (железо III). Когда перекись катализируется растворимым железом, она образует гидроксильные радикалы ( · OH), которые окисляют загрязняющие вещества, такие как хлорированные растворители , мазут и БТЭК. ^{[ 5 ]} Традиционный реагент Фентона обычно требует значительного снижения pH почвы и грунтовых вод в зоне обработки, чтобы обеспечить введение и распределение водного железа, поскольку железо будет окисляться и осаждаться при pH выше 3,5. К сожалению, загрязненные грунтовые воды, которые необходимо очистить, имеют уровень pH, близкий к нейтральному. В связи с этим существуют разногласия относительно того, действительно ли ISCO, использующая реагент Фентона, является реакцией Фентона. Вместо этого ученые называют эти реакции фентоновскими. ^{[ 7 ]} Однако некоторые поставщики ISCO успешно применяют реагент Фентона с нейтральным pH путем хелатирования железа, что удерживает железо в растворе и снижает необходимость подкисления зоны обработки. Химия Фентона сложна и состоит из многих этапов, в том числе следующих: ^{[ 7 ]}

Фе ²⁺ + H ₂ O ₂ → Fe ³⁺ + ОН · + ОН ⁻
Фе ³⁺ + H ₂ O ₂ → Fe ²⁺ + ОХ · + Ч ⁺
НО · + Н
₂2О
₂ → Fe(III) + HO ^·
₂ + Ч ⁺
HO· + Fe(II) → Fe(III) + OH ⁻
Fe(III) + НО ^·
₂ → Fe(II) + О
₂2Ч ⁺
Fe(II) + НО ^·
₂ + Ч ⁺
→ Fe(III) + H
₂2О
₂
К ^·
₂ + ТО ^·
₂ → Ч
₂2О
₂ + О
₂

Эти реакции происходят не поэтапно, а одновременно.

При применении к химическому окислению на месте коллективная реакция приводит к разложению загрязняющих веществ в присутствии Fe. ²⁺
в качестве катализатора . Общий конечный результат процесса можно описать следующей реакцией:

ЧАС
₂2О
₂ + загрязнитель → H
₂ О + СО
₂ + О
₂

Преимущества этого метода заключаются в том, что гидроксильные радикалы являются очень сильными окислителями и очень быстро реагируют с загрязнителями и примесями в грунтовых водах. ^{[ 3 ]} Более того, химические вещества, необходимые для этого процесса, недороги и доступны в изобилии. ^{[ 5 ]}

Традиционные применения реагентов Fenton могут быть очень экзотермическими, когда в зоне впрыска присутствуют значительные количества железа, марганца или загрязняющих веществ (т. е. концентрации NAPL). В ходе реакции грунтовые воды нагреваются и в некоторых случаях реагент и пары могут выйти на поверхность из почвы. Стабилизация пероксида может значительно увеличить время пребывания и распределение реагента, одновременно снижая вероятность возникновения чрезмерных температур за счет эффективной изоляции пероксида от встречающихся в природе двухвалентных переходных металлов в зоне обработки. Однако концентрации загрязняющих веществ NAPL все же могут приводить к быстрым реакциям окисления с соответствующим повышением температуры и большей вероятностью образования поверхности даже при стабилизации реагента. Гидроксильные радикалы могут быть удалены карбонатами, бикарбонатами и встречающимися в природе органическими веществами в дополнение к целевому загрязнителю, поэтому важно оценить состав почвы на участке и применить дополнительный реагент, когда эти компоненты почвы присутствуют в значительном количестве. ^{[ 7 ]}

Персульфат

Персульфат — новый окислитель, используемый в технологии ISCO. Персульфатное соединение , которое используется при очистке грунтовых вод, находится в форме пероксодисульфата или пероксидисульфата ( S
₂2О ²⁻
₈ ), но ученые в области экологической инженерии обычно называют его персульфат-ионом. В частности, персульфат натрия используется , поскольку он обладает наибольшей растворимостью в воде, а его реакция с загрязнителями оставляет наименее вредные побочные продукты. Хотя персульфат натрия сам по себе может разлагать многие загрязнители окружающей среды, сульфатный радикал SO ⁻
₄ обычно получается из персульфата, поскольку сульфатные радикалы могут разлагать более широкий спектр загрязняющих веществ более быстрыми темпами (примерно в 1 000–100 000 раз), чем персульфат-ион. Различные агенты, такие как тепло, ультрафиолетовый свет, высокий уровень pH, перекись водорода и переходные металлы, используются для активации персульфат-ионов и генерации сульфатных радикалов. ^{[ 8 ]}

Сульфатный радикал является электрофилом , соединением, которое притягивается к электронам и реагирует, принимая электронную пару, чтобы образовать связь с нуклеофилом . Таким образом, эффективность сульфатных радикалов усиливается в зоне, где присутствует много электронодонорных органических соединений. Сульфатный радикал реагирует с органическими соединениями с образованием катиона органического радикала. Примерами электронодонорных групп, присутствующих в органических соединениях, являются амино (-NH2), гидроксильные (-OH) и алкокси (-OR) группы. И наоборот, сульфатный радикал не реагирует так сильно в соединениях, которые содержат электронопритягивающие группы, такие как нитро (-NO ₂ ) и карбонил (C=O), а также в присутствии веществ, содержащих атомы хлора. Кроме того, по мере увеличения числа эфирных связей скорость реакции снижается. ^{[ 8 ]}

При применении в полевых условиях персульфат необходимо сначала активировать (он должен превратиться в сульфатный радикал), чтобы обеспечить эффективность обеззараживания. В качестве катализатора чаще всего используют двухвалентное железо (Iron II). При смешивании ионов двухвалентного железа и персульфатных ионов образуется трехвалентное железо (железо III) и два типа сульфатных радикалов: один с зарядом -1, другой с зарядом -2. ^{[ 3 ]} Новое исследование показало, что нуль-валентное железо (ZVI) также можно успешно использовать с персульфатом. ^{[ 8 ]} Персульфат и железо предварительно не смешивают, а вводят в зону загрязнения вместе. Персульфат и железо реагируют под землей с образованием сульфатных радикалов. Скорость разрушения загрязнений увеличивается по мере повышения температуры окружающей среды. ^{[ нужна ссылка ]}

Преимущество использования персульфата заключается в том, что персульфат гораздо более стабилен, чем перекись водорода или озон над поверхностью, и по своей природе он не реагирует быстро. Это означает меньше ограничений при транспортировке, его можно вводить в место загрязнения в высоких концентрациях и транспортировать через пористую среду за счет диффузии, обусловленной плотностью. ^{[ 3 ]} Недостаток заключается в том, что это новая область технологий, и имеется лишь несколько отчетов о ее испытаниях в полевых условиях. ^{[ 3 ]} и необходимо провести дополнительные исследования. ^{[ 8 ]} Кроме того, каждый моль персульфата создает один моль окислителя (сульфатного радикала или гидроксильного радикала). Эти радикалы имеют низкую атомную массу, тогда как молекула персульфата имеет высокую атомную массу (238). Следовательно, стоимость (окислитель, образующийся при активации персульфата) за счет (цена относительно тяжелой молекулы персульфата) низка по сравнению с некоторыми другими окислительными реагентами. ^{[ нужна ссылка ]}

Озон

Хотя кислород является очень сильным окислителем, его элементарная форма O
₂ плохо растворяется в воде. Это создает проблему при восстановлении грунтовых вод, поскольку химическое вещество должно смешиваться с водой для удаления загрязняющих веществ. К счастью, озон ( О
₃ ) примерно в 12 раз более растворим, чем O
₂^{[ 5 ]} и, хотя он все еще сравнительно нерастворим, он является сильным окислителем. ^{[ 3 ]}

Уникальной особенностью окисления озоном является его применение на месте. Поскольку в отличие от других окислителей, используемых в ISCO, это газ, его необходимо впрыскивать в место загрязнения снизу, а не сверху. В землю вмонтированы трубки для транспортировки озона к месту его отправления; затем пузырьки поднимаются на поверхность. Оставшиеся летучие вещества всасываются вакуумным насосом. Поскольку пузырьки движутся более вертикально, чем горизонтально, для равномерного распределения необходимо близкое расположение скважин для закачки озона. ^{[ 3 ]}

Самым большим преимуществом использования озона в ISCO является то, что озон не оставляет никаких остаточных химических веществ, например, персульфат оставляет SO. ²⁻
₄ или перманганатных листочка MnO
₂ . Процессы, связанные с озонированием (обработкой воды озоном), оставляют после себя только O.
₂ . Озон также может вступать в реакцию со многими важными загрязнителями окружающей среды. Кроме того, поскольку озон является газом, добавление озона на дно бассейна загрязнений заставляет озон подниматься вверх через загрязнения и вступать в реакцию. Благодаря этому свойству озон также может доставляться быстрее. Кроме того, теоретически H
₂2О
₂ , введенный совместно с озоном, приведет к образованию ионов -OH, которые являются очень сильными окислителями. ^{[ 3 ]}

Однако у озона есть много свойств, которые создают проблемы. Озон реагирует с различными загрязнителями, но проблема в том, что он также быстро реагирует со многими другими веществами, такими как минералы, органические вещества и т. д., которые не являются целевыми веществами. Опять же, он плохо растворим и остается в воде в газообразном виде, что делает озон склонным к неравномерному распределению и подъему к верхушке участка загрязнения по кратчайшим путям, а не через весь материал. Кроме того, необходимо генерировать озон, а это требует огромного количества энергии. ^{[ 3 ]}

Выполнение

Основным механизмом доставки ISCO являются перфорированные полые металлические стержни, забитые в землю методами бурения «прямым выталкиванием» или путем закачки окислителя в скважины, установленные с использованием полого шнека и методов роторного бурения. Одним из преимуществ нагнетательных скважин является то, что их можно использовать для многократного применения окислительного материала, тогда как методы прямого нагнетания обычно быстрее и дешевле. Нагнетательные скважины для озона обычно состоят из 1–2-дюймового фильтра из нержавеющей стали, установленного в песчаной набивке и зацементированного на поверхность с использованием комбинации цемента и бентонитовой глины. Часто пилотное исследование необходимо провести для определения параметров закачки и скважины. интервал. ^{[ нужна ссылка ]}

Окислители, такие как перманганат и реагент Фентона, поставляются в виде растворов на водной основе. Эти вещества вводятся в водоносный горизонт, а затем позволяют распространяться под действием силы тяжести и течения воды. При попадании загрязнений вещества окисляют их и очищают воду. Озон подается (барботируется) в виде газа либо в сухом воздухе, либо в газе-носителе кислорода. Для окисления на месте путем закачки озона требуется специальное оборудование. Озон необходимо закачивать в грунтовые воды со дна водоносного горизонта, поскольку газообразный озон менее плотен, чем вода. Когда озон проходит через водоносный горизонт против силы тяжести, он вступает в реакцию с загрязняющими веществами на своем пути. ^{[ 3 ]} Однако существуют некоторые специфические методы доставки окислителя, включая нагнетательные зонды, гидроразрыв пласта , перемешивание грунта, вертикальные скважины, горизонтальные скважины и очистные стены. ^{[ 6 ]}

Инъекционные зонды

Инъекционные зонды используются в районах с очень низкой проницаемостью. Зонд небольшого диаметра (диаметром от 2 до 4 см) вращают или втыкают в землю, в то время как в него под низким давлением вводятся реагенты. Реагенты перемещаются по сердцевине зонда и выходят через небольшие отверстия по бокам зонда, расположенные через определенные интервалы. Реагенты удаляются от активной зоны, проникая в существующие трещины и поры и создавая «ореол реакционной способности» (со стр. 182 или « Принципы и практика химического окисления на месте с использованием перманганата »). Чтобы оптимизировать количество окисляемых загрязняющих веществ, зонды вставляют в землю относительно близко друг к другу, примерно на расстоянии 0,6–1,2 метра друг от друга. ^{[ 6 ]}

Гидравлический разрыв пласта

Гидроразрыв пласта — это процесс искусственного создания трещин на участке с низкой проницаемостью и последующего заполнения трещин окислителями. Сначала в земле просверливается отверстие, а затем для создания трещин используется сильная струя воды. Крупный песок, который обеспечивает достаточную проницаемость для проникновения окислителей, используется для заполнения трещин и предотвращения их закрытия, после чего в трещину закачивается окислитель. ^{[ 6 ]}

Перемешивание почвы

Смешивание почвы можно использовать для доставки твердых или жидких форм окислителей в загрязненную почву. Для зон загрязнения от поверхности до промежуточного уровня можно использовать либо стандартное строительное оборудование (например, ковш-смеситель), либо специализированные инструменты для смешивания почвы (например, Lang Tool, Allu Tool, Alpine и т. д.). Для глубокого перемешивания почвы требуется специальное шнековое смесительное оборудование. Чтобы применить этот метод на месте и в глубокой почве, окислитель необходимо закачать в точку смешивания с помощью ведущего стержня (часть бурового оборудования) или соответствующего трубопровода к месту, где необходимо окислить почву. . Затем почву необходимо перемешать с помощью смесительных лопастей. ^{[ 6 ]}

Горизонтальные и вертикальные скважины

Горизонтальные сети скважин представляют собой, по сути, использование длинных труб, которые входят и выходят из загрязненного водоносного горизонта или шлейфа, используемых для закачки окислителей и извлечения очищенных грунтовых вод. Сети вертикальных скважин состоят из правильно расположенных нагнетательных скважин с небольшим перекрытием радиуса воздействия (ROI) для обеспечения контакта реагентов в вертикальной и горизонтальной зоне обработки. Нагнетательные скважины могут быть установлены стационарно или временно (т.е. с использованием технологии прямого выталкивания). В сетях горизонтальных скважин используются трубы, имеющие слегка L-образную форму внизу, для закачки окислителя и горизонтального извлечения очищенных грунтовых вод. Горизонтальные скважины используются особенно тогда, когда окислители необходимо доставить в тонкие слои насыщения. ^{[ 6 ]}

Стены для лечения

Стены очистки используются для доставки окислителей к концу шлейфа загрязнений и могут использоваться для предотвращения миграции окислителя. Стены обычно состоят из непрерывных траншей, соединенных с сетью трубопроводов, в которые можно закачивать окислители. Другой вариант этой системы доставки – использование разрозненной серии вертикальных скважин для закачки окислителя в грунтовые воды. Факторы, влияющие на применение и эффективность защитных стенок, аналогичны факторам, влияющим на эффективность проницаемых реактивных барьеров. ^{[ 6 ]}

Тематические исследования

Технология ISCO неоднократно тестировалась в полевых условиях. Ниже приведены несколько примеров исследований, проведенных для наблюдения за эффективностью ISCO.

Авиационная база ВМФ Северный остров

грунтовые воды вокруг авиабазы ВМС Норт-Айленд в округе Сан-Диего, штат Калифорния В январе 2007 года были очищены . В ходе этого испытания было обработано в общей сложности 60 000 галлонов грунтовых вод, и для его проведения было использовано около 22 646 фунтов персульфата натрия. К персульфату катализаторы не добавлялись, но произошло значительное снижение содержания примесей. Был сделан вывод, что образование радикала происходит из-за повышенной температуры грунтовых вод (20–24 °C). Через 19 дней после последней инъекции персульфата натрия общее снижение концентрации ТХЭ составило более 90%. ^{[ 9 ]}

Космодром-стартовый комплекс 37

Космический стартовый комплекс-37 обеспечивал запуски космических кораблей «Сатурн» в 1961–1971 годах. Работы на Комплексе включали очистку деталей и промывку двигателя, в результате чего остались два хлорированных летучих органических соединений источника (ХЛОС). United Launch Alliance также использовала эту территорию для запуска ракет-носителей Delta IV перед проведением каких-либо восстановительных работ на территории. Максимальная концентрация ХЛОС на объекте составила 9500 микрограмм/литр цис -1,2-ДХЭ и 7900 микрограмм/литр винилхлорида. Оба объекта были очищены с использованием озона. Использовалась сетка для закачки озона, состоящая из 116 лунок из нержавеющей стали. После 16 месяцев обработки озоном произошло снижение массы загрязняющих веществ на 44% на одном участке и на 70% на другом. ^{[ 10 ]}

Артиллерийский завод Небраски

Артиллерийский завод Небраски , расположенный недалеко от Мида, штат Небраска, был военным объектом, производившим бомбы, ракеты и снаряды в 1942-1956 годах. взрывоопасные материалы вроде 2,4,6-тринитротолуола ( ТНТ ) и гексагидро-1,3,5-тринитро-1,3,5-триазина ( гексогена Для их производства использовались ); Чтобы снизить химическое воздействие этих материалов на рабочих завода, остатки гексогена и тротила, собиравшиеся на полу, регулярно смывали водой. Вода вытекала наружу в необлицованные канавы, загрязняя почву вокруг завода гексогеном и тротилом. Трихлорэтилен (ТХЭ) для обезжиривания трубопроводов еще больше загрязнил территорию. С годами загрязняющие вещества попали в грунтовые воды.

Чтобы остановить распространение загрязненных грунтовых вод, была построена сложная система из 11 добывающих скважин для сдерживания шлейфов. Этот метод обрабатывает воду гранулированным активированным углем . Это поле было выбрано для проверки того, насколько эффективно перманганат удаляет взрывоопасные загрязнения. На месторождении были размещены две нагнетательные скважины, создающие между ними перманганатную завесу, через которую будет стекать шлейф загрязняющих веществ. Результатом окисления стало временное снижение загрязнений в колодцах на 70–80 %, однако перманганат не распределился по завесе равномерно. Испытание показало, что перманганат является эффективным средством для временного удаления взрывоопасных загрязнений из грунтовых вод. ^{[ 11 ]}

Приложение производительности

Эффективность окисления зависит от литологии места , времени пребывания окислителя, количества используемого окислителя, присутствия окислительных материалов, отличных от целевого загрязнителя, степени эффективного контакта между окислителем и загрязнителем(ями). и кинетика реакции окисления между окислителем и загрязнителем. ^{[ нужна ссылка ]}

Почва и грунтовые воды проверяются как до, так и после внесения окислителя, чтобы проверить эффективность процесса. Мониторинг газов, выделяющихся при окислении, также может помочь определить, разрушаются ли загрязняющие вещества. Повышенный уровень CO ₂ является показателем окисления. ^{[ нужна ссылка ]}

Безопасность и опасности

Четыре основных типа окислителей, используемых в ISCO, — реактив Фентона, озон, перманганат и персульфат — являются сильными окислителями и представляют серьезную опасность для людей, которые с ними работают. В целях безопасности работников предприятия, использующие озон в качестве окислителя, должны периодически проверять уровень озона в воздухе, поскольку озон оказывает неблагоприятное воздействие на органы дыхания. Все окислители должны храниться надлежащим образом, чтобы они не разлагались, а рабочие должны следить за тем, чтобы у них не было контакта кожи с каким-либо из окислителей. ^{[ 3 ]}

Некоторые соединения ISCO могут агрессивно реагировать с органическими загрязнениями, поэтому их следует использовать на объекте с осторожностью. Реагент Фентона, в частности, сильно экзотермичен и может оказывать нежелательное воздействие на микробную жизнь в водоносном горизонте, если его не использовать осторожно или не стабилизировать. ^{[ нужна ссылка ]}

Дополнительные проблемы, связанные с ISCO, включают образование нежелательных или токсичных продуктов окисления. Последние данные свидетельствуют о том, что окисление бензола приводит к образованию фенола (относительно безвредного соединения) и нового побочного альдегида, токсикология которого неизвестна. ^{[ 12 ]}

Потенциальные улучшения

В настоящее время ISCO в основном применяется отдельно, но возможно объединить ISCO с другими технологиями, такими как химическое восстановление на месте (ISCR) и термическая десорбция на месте (ISTD). Поскольку ISCO неэффективен при очистке шлейфов загрязняющих веществ с низкой концентрацией, ^{[ 4 ]} ISCO может использоваться для очистки источника загрязнения, в то время как ISCR обрабатывает шлейфы. ^{[ 13 ]}

Традиционный ISCO ограничен массовым переносом загрязняющих веществ. в водную (подземную) фазу. Поскольку реакция окисления протекает в подземных водах уничтожение загрязняющих веществ ограничивается только теми, загрязняющие вещества, перешедшие в фазу грунтовых вод. Чтобы преодолеть это ограничение на участках со значительным загрязнением почвы и/или неводная фаза жидкости (НАПЛ), поверхностно-активные вещества могут вводиться одновременно с окислителями. Поверхностно-активные вещества эмульгируют сорбированные почвой загрязнения и/или NAPL, позволяя их разрушение в водной фазе окислительных реакций; это запатентовано Технология известна как химическое окисление с усилением поверхностно-активными веществами на месте (S-ISCO). ^{[ нужна ссылка ]}

Технология доставки и реагенты ISCO также могут быть усовершенствованы. В настоящее время окислитель закачивается в загрязненный участок и распространяется за счет давления впрыска, турбулентности и адвекции. Этот метод эффективен при соответствующем расстоянии между точками и слегка перекрывающемся радиусе воздействия (ROI). Однако реагенты на основе пероксида не очень стабильны и вступают в реакцию с другими веществами вскоре после закачки в недра, если пероксид не стабилизирован. Кроме того, современные методы активации персульфата часто останавливаются, что приводит к неоптимальным результатам. Эти проблемы можно решить, создав более стабильные окислители, специально нацеленные на загрязнители и не окисляющие другие вещества. Системы доставки также могут быть улучшены, чтобы окислители доставлялись в нужные места. ^{[ 13 ]}

См. также

Ссылки

^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2010 года . Проверено 11 февраля 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 ноября 2018 г. Проверено 22 января 2020 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д Хулинг, Скотт Г.; Брюс Э. Пивец (август 2006 г.). «Химическое окисление на месте» (PDF) . Технический выпуск EPA (Агентства по охране окружающей среды США) . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 19 ноября 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ганс Штроо; К. Херб Уорд; Брюс Дж. Аллеман (14 сентября 2010 г.). Восстановление на месте шлейфов хлорированных растворителей . Издательство Спрингер. стр. 481–535. ISBN 978-1-4419-1400-2 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Амаранте, Дэвид (февраль 2000 г.). «Применение химического окисления на месте». Инженерия загрязнения . Деловая информация Канерса.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Зигрист, Роберт Л.; Майкл А. Уринович; Оливия Р. Уэст; Мишель Л. Крими; Кэтрин С. Лоу (2001). Принципы и практика химического окисления на месте с использованием перманганата . Колумбус, Огайо: Battelle Press. п. 39. ИСБН 978-1-57477-102-2 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Пиньятелло, Джей-Джей; Оливерос, Э.; Маккей, А. (2006). «Усовершенствованные процессы окисления для разрушения органических загрязнений на основе реакции Фентона и связанной с ней химии». Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 36 (1): 1–84. дои : 10.1080/10643380500326564 . ISSN 1547-6537 . S2CID 93052585 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Цитонаки, А.; Петри, Б.; Крими, М.; Мосбек, Х; Зигрист, РЛ; Бьерг, П.Л. (2010), «Химическое окисление загрязненной почвы и грунтовых вод in situ с использованием персульфата: обзор» , Critical Reviews in Environmental Science and Technology , 40 (55): 55–91, doi : 10.1080/10643380802039303 , ISSN 1547- 6537 , S2CID 96564325
^ D-028, в KA Fields и GB Wickramanayake (председатели), Восстановление хлорированных и неподатливых соединений - 2010. Седьмая международная конференция по восстановлению хлорированных и стойких соединений (Монтерей, Калифорния, май 2010 г.). ISBN 978-0-9819730-2-9 , Мемориальный институт Баттель, Колумбус, Огайо, www.battelle.org/chromcon.
^ D-030, в KA Fields и GB Wickramanayake (председатели), Восстановление хлорированных и неподатливых соединений — 2010. Седьмая международная конференция по восстановлению хлорированных и стойких соединений (Монтерей, Калифорния, май 2010 г.). ISBN 978-0-9819730-2-9 , Мемориальный институт Баттель, Колумбус, Огайо, www.battelle.org/chromcon.
^ Альбано, Дж.; Комфорт, СД; Злотник В.; Халихан, Т; Бурбах, М.; Чокеджароенрат, К.; Онанонг, С.; Клейтон, В. (июнь 2006 г.), «Химическое окисление загрязненных гексогеном подземных вод перманганатом на артиллерийском заводе в Небраске» , «Мониторинг и восстановление грунтовых вод » , 30 (3): 96–106, doi : 10.1111/j.1745 -6592.2010.01295.x , S2CID 98004579
^ Лю, Хайчжоу; Брутон, Томас А.; Ли, Вэй; Ван Бюрен, Жан; Прассе, Карстен; Дойл, Фиона М.; Седлак, Дэвид Л. (21 декабря 2015 г.). «Окисление бензола персульфатом в присутствии Fe(III)- и Mn(IV)-содержащих оксидов: стехиометрическая эффективность и продукты превращения» . Экологические науки и технологии . 50 (2): 890–898. дои : 10.1021/acs.est.5b04815 . ПМК 6324172 . ПМИД 26687229 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Зигрист, РЛ; Крими, М.; Симпкин, Ти Джей; Браун, РА; Унгер, М. «Статус МСКЗ и будущие направления». вод Химическое окисление на месте для восстановления грунтовых ; Зигрист, РЛ; Крими, М.; Симпкин, Ти Джей (ред.); Спрингер, февраль 2011 г.

Внешние ссылки

Дополнительную информацию по этой теме можно найти на следующих сайтах:

[1] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2010 года . Проверено 11 февраля 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[2] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 5 ноября 2018 г. Проверено 22 января 2020 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[epa-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д Хулинг, Скотт Г.; Брюс Э. Пивец (август 2006 г.). «Химическое окисление на месте» (PDF) . Технический выпуск EPA (Агентства по охране окружающей среды США) . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 19 ноября 2010 г.

[serdp-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ганс Штроо; К. Херб Уорд; Брюс Дж. Аллеман (14 сентября 2010 г.). Восстановление на месте шлейфов хлорированных растворителей . Издательство Спрингер. стр. 481–535. ISBN 978-1-4419-1400-2 .

[cahners-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Амаранте, Дэвид (февраль 2000 г.). «Применение химического окисления на месте». Инженерия загрязнения . Деловая информация Канерса.

[permbook-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Зигрист, Роберт Л.; Майкл А. Уринович; Оливия Р. Уэст; Мишель Л. Крими; Кэтрин С. Лоу (2001). Принципы и практика химического окисления на месте с использованием перманганата . Колумбус, Огайо: Battelle Press. п. 39. ИСБН 978-1-57477-102-2 .

[adoxipro-7] Перейти обратно: ^а ^б ^с Пиньятелло, Джей-Джей; Оливерос, Э.; Маккей, А. (2006). «Усовершенствованные процессы окисления для разрушения органических загрязнений на основе реакции Фентона и связанной с ней химии». Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 36 (1): 1–84. дои : 10.1080/10643380500326564 . ISSN 1547-6537 . S2CID 93052585 .

[persulfate-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Цитонаки, А.; Петри, Б.; Крими, М.; Мосбек, Х; Зигрист, РЛ; Бьерг, П.Л. (2010), «Химическое окисление загрязненной почвы и грунтовых вод in situ с использованием персульфата: обзор» , Critical Reviews in Environmental Science and Technology , 40 (55): 55–91, doi : 10.1080/10643380802039303 , ISSN 1547- 6537 , S2CID 96564325

[airstation-9] D-028, в KA Fields и GB Wickramanayake (председатели), Восстановление хлорированных и неподатливых соединений - 2010. Седьмая международная конференция по восстановлению хлорированных и стойких соединений (Монтерей, Калифорния, май 2010 г.). ISBN 978-0-9819730-2-9 , Мемориальный институт Баттель, Колумбус, Огайо, www.battelle.org/chromcon.

[launch-10] D-030, в KA Fields и GB Wickramanayake (председатели), Восстановление хлорированных и неподатливых соединений — 2010. Седьмая международная конференция по восстановлению хлорированных и стойких соединений (Монтерей, Калифорния, май 2010 г.). ISBN 978-0-9819730-2-9 , Мемориальный институт Баттель, Колумбус, Огайо, www.battelle.org/chromcon.

[nop-11] Альбано, Дж.; Комфорт, СД; Злотник В.; Халихан, Т; Бурбах, М.; Чокеджароенрат, К.; Онанонг, С.; Клейтон, В. (июнь 2006 г.), «Химическое окисление загрязненных гексогеном подземных вод перманганатом на артиллерийском заводе в Небраске» , «Мониторинг и восстановление грунтовых вод » , 30 (3): 96–106, doi : 10.1111/j.1745 -6592.2010.01295.x , S2CID 98004579

[12] Лю, Хайчжоу; Брутон, Томас А.; Ли, Вэй; Ван Бюрен, Жан; Прассе, Карстен; Дойл, Фиона М.; Седлак, Дэвид Л. (21 декабря 2015 г.). «Окисление бензола персульфатом в присутствии Fe(III)- и Mn(IV)-содержащих оксидов: стехиометрическая эффективность и продукты превращения» . Экологические науки и технологии . 50 (2): 890–898. дои : 10.1021/acs.est.5b04815 . ПМК 6324172 . ПМИД 26687229 .

[future-13] Перейти обратно: ^а ^б Зигрист, РЛ; Крими, М.; Симпкин, Ти Джей; Браун, РА; Унгер, М. «Статус МСКЗ и будущие направления». вод Химическое окисление на месте для восстановления грунтовых ; Зигрист, РЛ; Крими, М.; Симпкин, Ти Джей (ред.); Спрингер, февраль 2011 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]