【理论】PRB知识整理

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1 概念

可渗透反应墙（Permeablereactive barrier ,PRB）是一种将溶解的污染物从污染水体和土壤中去除的钝性处理技术。

2 特点

持续原位处理多种污染物、处理效果好、安装施工方便、性价比较高

3 基本原理

PRB技术是在地下安置活性材料墙体以拦截污染羽状体,使污染羽状体通过反应介质后,污染物能转化为环境接受的另一种形式，从而使污染物浓度达到相关水环境质量标准。PRB主要由透水反应介质组成，通常置于地下水污染羽状体的下游,与地下水流相垂直。污染物去除机理包括生物和非生物两种，污染地下水在自身水力梯度作用下通过PRB时，产生沉淀、吸附、氧化还原和生物降解反应，使水中污染物得到去除。

4 分类

根据结构形式,PRB 分为2类：连续墙式PRB、隔水漏斗-导水门式PRB。

（1）连续墙式PRB。当地下水污染羽状体影响范围较小时,将可渗透反应墙体放置于垂直于污染羽状体迁移途径的位置,墙体的宽度及高度要保证整个污染羽状体都能通过，墙体的厚度必须保证污染物通过活性材料处理后其浓度能达到规定的环境标准。

（2）隔水漏斗-导水门式PRB 。由隔水漏斗、导水门及活性材料组成, 用于潜水埋藏浅的大型地下水污染羽状体。隔水漏斗由封闭的片桩或泥浆墙组成, 并嵌入到隔水层中,引导或汇集地下水流进入导水门, 通过活性材料进行处理。

5 PRB 的作用机理

（1）胶态Fe⁰-PRB 技术。Fe⁰是一种化学还原性相当强的还原剂，利用它处理地下水中的某些污染物,

还可同时起到催化剂的作用, 加速反应过程。

a．无机离子的去除。金属铁与无机离子发生氧化还原反应,将重金属以单质或不可溶的化合物析出。同时金属铁也能去除地下水中部分无机阴离子。具体化学反应如下

b．有机物的去除。Fe⁰-PRB有机物的去除主要是还原性脱氯,即通过氧化-还原反应将有毒的有机物（卤代烃等）降解为无毒害的物质。零价铁发生氧化-还原反应，产生电子活性将氯化物转化为潜在的无毒物质。

如果地下水进入反应单元过程中有氧存在, 铁会被氧化并产生氢氧根离子式。

由上述反应可知,铁以Fe(OH)₂或Fe(OH)₃形式沉淀,阻碍反应进一步进行。因此,在地下水进入反应单元之前,应采取一定的措施降低或消除水中的溶解氧。由于反应产生OH-，导致反应单元中水的pH值升高,使一些污染物降解速率降低, 并易形成碳酸钙、碳酸铁以及其他不溶解金属氢氧化物沉淀而将铁的表面包围起来,从而降低PRB的可渗透性,造成堵塞现象。在天然地下水中,溶解的碳酸及重碳酸盐起到缓冲体系的作用, 限制了pH值升高和沉淀生成。PRB常采用铁粉和铁屑作为反应材料,加大其反应表面, 使铁的活性可以保持5年以上。

（2）微生物PRB技术。微生物的活动可影响氮、硫、铁、锰等元素的循环。微生物可直接用于硝酸盐、硫酸盐的去除以及通过形成硫化物来沉淀金属离子,化学反应如下:

CH₂O代表有机碳的一种简单形式,Me²⁺代表2价金属阳离子。有机碳来源于一些容易利用的材料,如木屑、城市堆肥等。以微生物作为中介,不仅可以有效地去除硫酸盐,还能提高对金属离子的去除率。

6 不足

（1）PRB技术修复机理研究还不够。很多研究都着眼于如何在理想条件下,利用活性物质处理污染物, 然后探讨进一步推广的可能性,基本不涉及吸附机制的研究。深入研究吸附机理对于正确评价污染物原位修复处理非常关键。

（2）活性材料选取与改进研究必须加强。目前活性材料以Fe0研究和应用最多。其实石灰、磷矿石、沸石、活性炭、泥煤、稻草、锯末、高锰酸钾晶粒以及泥炭和砂的混合物等都是合适的活性材料，这些材料大部分都是工农业材料的残料或价值低廉的产品，不仅处理效果好,而且达到了废品再利用的目的。

（3）施工技术还需研究、改进和提高。常规的开挖深度上消耗于新增人口和现有人口并不满足低水平的需求,而不断追求高享受这两个的叠加, 给资源的合理利用和环境保护带来了难题。只有当人口规模保持平衡后,人们对资源的消耗才有可能从两个方面转变为一个方面,资源的合理利用和环境保护措施才有可能得到实施。

（参考：罗育池, 李传生.PRB技术及其在地下水污染修复中的应用[J].安徽农业科学, 2007,35(27):8656-8660）

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