碳酸化水和醇混合注入调控下孔隙尺度DNAPLs的迁移演化规律

Remedation of dense nonaqueous phase liquids(DNAPLs) is difficult and important in prevention of groudwater contamination. The current common remedation methods are flushing with surfactants and cosolvents. The flushing efficiency is improved by increasing solubility and mobility of DNAPLs,which will resut to the risk of downwards migration of DNAPLs and incresing contamination. Carbonated water saturated with CO2 can reduce such risks and prevent the downward migration, by controling the relative density of DNAPL to flushing solution and increase the buoyant effect. The study is going to experimentally simulation DNAPL flushing processes of co-inject of carbonated water and alcohols in the transparent micro-model, to monitor the changes of imiscible phase interface and CO2,alcohol and DNAPL concentrations in each phase simultaneonsly with Raman spectroscopic imaging method. We will study the migration and distribution of DNAPL under the different kinds of flow morphology controlled by capillary,gravity and viscous forces. The study will help to reduce the risk of site flushing,optimize the DNAPL remedation techologies and improve the DNAPL removal efficiency.

密度大于水的重非水相液体有机污染物（DNAPLs）的有效修复是当前地下水污染防治的重点和难点。目前常用的表面活性剂和助溶剂冲洗技术，通过增溶、增流来大幅度提高冲洗效率的同时,增加了DNAPLs向下迁移而扩大污染范围的风险。饱含CO2的碳酸化水与醇混合注入，能够有效调控DNAPL与冲洗液的相对密度、增加浮力，从而降低污染物向下迁移的风险。本研究拟在透明孔隙介质中模拟碳酸化水和醇混合注入淋洗DNAPLs的过程，用共聚焦拉曼成像技术同时采集孔隙网络中不混溶相边界变化和醇、CO2、DNAPL的含量变化两组信息，分析碳酸化水和醇与DNAPL相互作用而发生的多相流动行为，通过采用不同孔渗结构和润湿性的介质、调控冲洗液的初始组成、注入压力和抽提速率来观测重力、毛细力、粘滞力协同影响下DNAPL的迁移和分布，总结其迁移演化的规律。本研究有助于优化DNAPL修复方案、降低原位冲洗风险、提高去除效率。

密度大于水的重非水相液体有机污染物（DNAPLs）的有效修复是当前地下水污染防治的重点和难点。常用的表面活性剂和助溶剂冲洗技术，通过增溶、增流来大幅度提高冲洗效率的同时,增加了DNAPLs向下迁移而扩大污染范围的风险。饱含CO2的碳酸化水与醇混合注入，能够有效输送醇类和CO2来调控DNAPL与冲洗液的相对密度、增加浮力的作用，从而降低污染物向下迁移的风险。项目着重开展了碳酸化水和醇混合注入调控下孔隙尺度DNAPLs的迁移演化规律的研究：实验测定了碳酸化水与醇混合注入调控下对DNAPLs迁移性质的影响，建立DNAPL密度、粘度等性质与其中醇和二氧化碳含量的定量关系模型；探究了碳酸化水与醇混合注入调控下孔隙尺度发生的物理过程，通过采用不同孔渗结构的介质、调控冲洗液的初始组成、注入/抽提速率来观测重力、毛细力、粘滞力协同影响下DNAPL的迁移和分布，分析碳酸化水和醇与DNAPL相互作用而发生的多相流动行为；证实了向孔隙介质中注入丁醇能够显著降低重非水液相的密度而降低其向下迁移的风险，发现孔隙介质四氯乙烯的溶解受乙醇溶液-四氯乙烯接触界面的传质所控制、揭示了孔隙空间残余四氯乙烯的清除速率与乙醇溶液作用于残余四氯乙烯的有效接触面积成线性关系的内在机理；基于实验观测和数值模拟分析，研究了不同配比的乙醇溶液-二氧化碳泡沫对于孔隙介质中残余四氯乙烯的修复效果，分析了被污染场地介质性质、醇和二氧化碳注入速率对去除介质中四氯乙烯效果的影响，为实际场地修复提供了参考；提出的优选纳米粉煤灰最佳浓度配比来提高二氧化碳泡沫的稳定性的思路和方案，能够提升非水液相污染物的实际修复效果，有很好的实际应用价值。本研究有助于优化DNAPL修复方案、降低原位冲洗风险、提高去除效率。