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PRB的结构类型及安装方法

3.1 PRB活性材料选取　PRB 反应材料要适合地下环境，在反应材料和污染物反应时，不会发生有害化学反应或产生副产品；反应材料在反应中不易溶解或消耗；选择的材料不应有过小的粒径，以防止地下水流有过长的水力停留时间，也不应由不同粒径的颗粒组成，以防止堵塞粒间空隙 。

反应材料最常见的是零价铁,其他还有活性炭、沸石、石灰石、离子交换树脂、铁的氧化物和氢氧化物、磷酸盐以及有机材料(城市堆肥、木屑)等。实验证明，反应材料对地下水中COD 及氨氮有明显的去除效果，陶土和粉煤灰对COD的去除效果最好，活性炭对COD 的去除效果稳定，沸石对氨氮的去除效果最好，去除率可持续达到90 % 以上，粉煤灰和陶土对氨氮的去除率持续保持在30 %～50%，活性炭对氨氮的去除效果最差。在实际修复过程中，可将各种反应材料按比例混合，去除效果会更好。

3.2 PRB的作用机理

胶态Fe⁰-PRB 技术。

资料表明，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。

 (1) 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:

Fe0 + CrO₄^{2 -}+ 8H⁺ →Fe^{3 +} + Cr³⁺ + 4H₂O (1)

(1 - x) Fe^{3 +} +( x) Cr^{3 +} + 2H₂O →Fe(1 - x) Cr( x)OOH_(S) + 3H⁺(2)

Fe0 +UO₂^{2 +}→Fe^{2 +} +UO_2(S) (3)

3Fe0 + HSeO₄^-+ 7H⁺ →3F^{2 +} + Se0_(S)+ 4H₂O (4)

4Fe0 +N0₃^- +10H⁺ →4Fe^{2 +} +NH⁴⁺+ 3H₂O (5)

Morrison 等的现场修复实验表明，金属铁与无机离子的化学反应可以很快完成，可以被金属铁去除的重金属污染物有：铬、铀、硒、钴、铜、汞、砷等，同时金属铁也可以通过生物降解反应去除硝酸根、硫酸根等无机阴离子。

(2) 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。

Fe0 →Fe^{2 +} + 2e ^-

RCl + H⁺ + 2e ^-→RH+ Cl ^-

Fe0 + RCl + H⁺ →RH+ Cl ^- + Fe^{2 +} (6)

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。

Fe0 + 2H₂O →2OH^- + Fe^{2 +} + H₂ (7)

2Fe0 +O₂ + 2H₂O→4OH^- + 2Fe^{2 +} (8)

4Fe0 +O₂ + 4H⁺→4Fe^{3 +} + 2H₂O (9)

Fe^{2 +} + 2OH^- →Fe (OH) _2(S) (10)

Fe^{3 +} + 3OH^-→Fe (OH) _3(S) (11)

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 。

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:

5CH₂O_(S) + 4NO^3- →2N₂ + 5HCO^3- +2H₂O + H⁺ (12)

2CH₂O_(S) + SO₄^{2 -} + 2H⁺_(aq)→+ 2CO_2(aq) + 2H₂O(13)

Me^{2 +} + H₂S_(aq) →MeS_(S) + 2H⁺ (14)

CH₂O 代表有机碳的一种简单形式，Me^{2 +} 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。