砷超标地下水物化－电化学协同可控净化机制研究

砷超标地下水的净化技术是实现饮用水安全的重要保障。目前吸附除砷技术面临着吸附效果与再生难度之间的矛盾，制备强吸附/易再生的可控吸附材料是解决问题的关键。本项目基于含砷地下水砷酸根/亚砷酸根在水中的价态及其转化特性，将电化学和物化吸附作用相结合，制备具有可控微电容、电催化锰氧化、电解强化再生复合功能的新型纳米铁锰负载中空碳纤维膜电极，研发新型吸附/再生双模式膜电极反应器，构建纳米铁锰负载中空碳纤维膜电极的吸附调控模式和复合再生方法。研究铁羟基络合、电化学迁移和锰氧化吸附除砷体系的传质机制，揭示砷酸盐在纳米铁锰二元金属负载膜电极复合界面的吸附机理，建立可控电化学协同氧化吸附/解吸模型，充实砷酸盐复合界面传质理论体系。项目成果对于砷污染地下水吸附除砷理论和技术的完善，劣质地下水物化－电化学可控净化技术的发展具有重要意义。

针对物化型软岩具有水化膨胀、碎胀扩容和强度降低等物理化学和力学特性，提出了采用电化学方法改变其物质成分和结构，并排除其中的水分来提高其长期稳定性的研究思路。研究以蒙脱石含量为主和高岭石或伊利石含量为主的软岩的矿物成分、微观结构、电化学特性，建立改性的矿物学基础。研究物化型软岩电化学改性中物质成分和结构的变化过程与规律，揭示软岩电化学改性机理。研究软岩块体与软岩粉体在电化学固结改性过程中的电流传递机理、电渗和电泳等电动和电解现象，建立物化型软岩电化学改性的电化学基础。研究软岩块体和粉体的改性效果与外加电场强度、电解液类型、电解液浓度及其作用时间、压力、温度与软岩矿物成分、块体尺寸等因素的相关规律，建立软岩电化学改性的基础理论。为软岩及软岩工程的长期稳定性提供电化学改性的技术基础和工程应用方法，其成果具有重要的理论意义和应用价值。