Подать статью
Стать рецензентом
EN
Online First
Научная статья
Геотехнология и инженерная геология

Комбинированный метод восстановления загрязненных территорий нефтяного комплекса на основе электрохимической обработки с созданием геохимического барьера

Авторы:
Н. С. Шулаев1
В. В. Пряничникова2
Р. Р. Кадыров3
Об авторах
  • 1 — д-р техн. наук профессор Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid
  • 2 — канд. техн. наук Доцент Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid
  • 3 — канд. техн. наук доцент Уфимский государственный нефтяной технический университет ▪ Orcid
Дата отправки:
2025-06-30
Дата принятия:
2026-04-28
Дата публикации онлайн:
2026-06-22

Аннотация

Масштабы экологической проблемы, связанной с загрязнением обширных площадей промышленных зон нефтяного комплекса, значительны и требуют использования новых технологических подходов при ее решении. Развивающейся технологией в данной области является применение электрохимической очистки, т.е. очистки загрязненной среды от нефтепродуктов и сопутствующих водных растворов загрязнителей при помощи пропускания электрических токов малой величины. Преимуществом данного метода является очистка и поверхностного плодородного, и глубинных почвенных слоев. К актуальным направлениям развития электрохимических методов очистки относится их интеграция с прочими технологиями ремедиации, что позволяет увеличивать эффективность очистки за счет окисления либо извлечения полютантов, а также существенно сокращать время проведения восстановительных технических мероприятий. Данная работа посвящена комбинированию обработки нефтезагрязненных грунтов постоянным электрическим током с внесением дополнительного окисляющего компонента – пероксида кальция. Предлагается создание в межэлектродной зоне реактивного геохимического барьера из пероксида кальция, который будет служить индуктором окислительных реакций, способствующих постепенной минерализации нефтяных углеводородов. В лабораторных условиях моделируется формирование направленного загрязненного электрофоретического потока, движущегося от анода к катоду через слой пероксида кальция, исследуются особенности протекания процесса очистки. Изучается динамика таких важных параметров среды, как напряжение, кислотность обрабатываемой среды, объем формируемого электрофоретического потока, содержание нефтепродуктов в твердой (почва) и жидкой (вода) фазах после очистки.

Область исследования:
Геотехнология и инженерная геология
Ключевые слова:
геохимический барьер электрохимическая очистка пероксид кальция нефтезагрязненный грунт дизельное топливо подземные воды эффективность очистки
Финансирование:

Отсутствует

Online First

Литература

  1. Talabi A. Groundwater Pollution and Remediation / A.Talabi, T.Kayode //Journal of Water Resource and Protection. 2019. Vol. 11. P. 1-19.DOI: 10.4236/jwarp.2019.111001.
  2. Sidiropoulos P. Groundwater Pollution: Sources, Mechanisms, and Prevention // Hydrology. 2024. Vol. 11. Iss. 7. P. 98-103. DOI: 10.3390/hydrology11070098.
  3. Zohud A. Evaluation of Groundwater Quality Using the Water Quality Index (WQI) and Human Health Risk (HHR) As-sessment in West Bank, Palestine / A.Zohud, L.Alam, C.T.Goh // Hydrology. 2023. Vol. 10. Iss. 198. DOI:10.3390/hydrology10100198.
  4. Ерзова В.А. Прогноз миграции радионуклидов в подземных водах в зоне влияния строительного дренажа Ленинград-ской АЭС-2 / В.А.Ерзова, В.Г.Румынин, А.М.Никуленков, К.В.Владимиров, С.М.Судариков, М.В.Вилькина // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 194-211. DOI: 10.31897/PMI.2022.27.
  5. Li P Sources and Consequences of Groundwater Contamination / P.Li, D.Karunanidhi, T.Subramani, K.Srinivasamoorthy // Arch Environ Contam Toxicol. 2021. Vol. 80. Iss. 1. P. 1-10. DOI: 10.1007/s00244-020-00805-z.
  6. Семячков А.И. Гидрогеоэкологические условия техногенных подземных вод в объектах размещения отходов / А.И.Семячков, В.А.Почечун, К.А.Семячков // Записки Горного института. 2023. Т. 260. С. 168-179. DOI: 10.31897/PMI.2023.24.
  7. Gingine V. A review on study of Electrokinetic stabilization of Expansive soil / V.Gingine, R.P.Shah, R.Koteswar, P.Hari Krishna // Int. Journal on Earth Science and Engineering. 2013. Vol. 2. P. 176-181. DOI: 10.13140/2.1.2809.4086.
  8. Vocciante M. Sustainability in ElectroKinetic Remediation Processes: A Critical Analysis / M.Vocciante, V.G.Dovì, S.Ferro // Sustainability. 2021. Vol. 13. P. 5-11. DOI: 10.3390/su13020770. URL: https://www.mdpi.com/2071-1050/13/2/770 (дата обращения: 15.10.2024)
  9. Meshalkin V.P. Energy-efficient engineering of technologies in the field of electrochemical treatment of oil-containing soils / V.P.Meshalkin, N.S.Shulaev, V.V.Pryanichnikova, R.R.Kadyrov // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2024. Vol. 58. Iss. 4. P. 1135-1142. DOI: 10.1134/S0040579525600251.
  10. Ganiyu S.O., Gamal El-Din M. Insight into in-situ radical and non-radical oxidative degradation of organic compounds in complex real matrix during electrooxidation with boron doped diamond electrode: A case study of oil sands process water treatment / Gani-yu S.O., Gamal El-Din M. // Appl. Catal. B Environ. 2020. Vol. 270 №119366 DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119366
  11. Ferreira M.B. Coupling of Anodic Oxidation and Soil Remediation Processes: A Review / M.B.Ferreira, A.M.Sales Solano, E.V.Santos, C.A.Martinez-Huitle, S.O.Ganiyu // Materials. 2020. Vol. 13 Iss. 19 №4309. DOI: 10.3390/ma13194309. URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/13/19/4309 (дата обращения: 15.02.2025).
  12. Ganiyu S.O. Renewable energies driven electrochemical wastewater/soil decontamination technologies: A critical review of fundamental concepts and applications / S.O.Ganiyu, C.A.Martinez-Huitle, M.A.Rodrigo // Appl. Catal. B Environ. 2020. Vol. 270. P. 15-24. 118857 DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118857.
  13. Streche C. Decontamination of Petroleum-Contaminated Soils Using The Electrochemical Technique: Remediation Degree and Energy Consumption / C.Streche, D.Cocarta, I.Istrate, A.Badea // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Iss. 10 DOI: 10.1038/s41598-018-21606-4. URL: https://www.researchgate.net/publication/323266184_Decontamination_of_Petroleum-Contaminated_Soils_Using_The_Electrochemical_Technique_Remediation_Degree_and_Energy_Consumption (дата обращения: 05.12.2024).
  14. Dehghan Abkenar S., Khakipour N., Alahdadi I. Recent Advances in Electrochemical Treatment Technology for the Remedia-tion of Contaminated Soil // Analytical and Bioanalytical Electrochemistry. 2024. Vol. 16. Iss. 32024. P. 280-306. DOI: 10.22034/abec.2024.712243.
  15. Шулаев Н.С. Электрохимическая очистка нефтезагрязненных грунтов с учетом рельефа местности / Н.С.Шулаев, В.П.Мешалкин, В.В. Пряничникова, Р.Р.Кадыров, Н.А.Быковский // Экология и промышленность России. 2022. Т. 26. № 2. С. 9–13. DOI: 10.18412/1816-0395-2022-2-9-13.
  16. Han S., Wang B., Wang Y. Experimental study on soil improvement by electrochemical injection of calcium chloride solutions with time interval // Sci Rep. 2024. Vol. 14. Iss. 15748. DOI: 10.1038/s41598-024-66508-w.
  17. Zheng W. Combined technologies for the remediation of soils contaminated by organic pollutants. A review / W.Zheng, T.Cui, H.Li // Environ Chem Lett. 2022. Vol. 20. P. 2047–2062. DOI: 10.1007/s10311-022-01407-y.
  18. Шулаев Н.С. Комбинированный метод фиторемедиации и электрообработки для очистки загрязненных территорий нефтяного комплекса / Н.С.Шулаев, Р.Р.Кадыров, В.В.Пряничникова // Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 147-155.
  19. Wenwen Gu, Xixi Li, Qing Li, Yilin Hou, Maosheng Zheng, Yu Li Combined remediation of polychlorinated naphthalene-contaminated soil under multiple scenarios: An integrated method of genetic engineering and environmental remediation technology // Jour-nal of Hazardous Materials. 2021. Vol. 405. Iss. 124139. DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124139.
  20. Crognale S. Development of laboratory-scale sequential electrokinetic and biological treatment of chronically hydrocarbon-impacted soils / S.Crognale, D.Cocarta, C.Streche, A.D'Annibale // New Biotechnology. 2020. Vol. 58. DOI: 10.1016/j.nbt.2020.04.002. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S187167842030131X?via%3Dihub (дата обращения: 10.01.2025)
  21. Chen Y. Degradation of organochlorine pesticides by ultrasonic-thermally co-caticated persulfate in soil system / Y.Chen, LF.Dong, F.Zhang // J Changzhou Univ (Natural Science Edition). 2017. Vol. 29. P. 35–40.
  22. Dos santos E. Treatment of ex-situ soil-washing fluids polluted with petroleum by anodic oxidation, photolysis, sonolysis and combined approaches / E.Dos santos, C.Saez, P.Canizares, D.Silva, C.Martinez-Huitle, M.Rodrigo // Chemical Engineering Journal. Vol. 310. P. 581-588. DOI:10.1016/j.cej.2016.05.015.
  23. Andrade DC. Combination of electrokinetic remediation with permeable reactive barriers to remove organic compounds from soils / DC.Andrade, E.Vieira dos Santos// Current Opinion in Electrochemistry. 2020. Vol. 22. P. 136-144. DOI: 10.1016/j.coelec.2020.06.002.
  24. Barati Fardin A. A critical review on soil remediation using electrokinetic-enhanced permeable reactive barriers: Challenges and enhancements / A.Barati Fardin, A.Jamshidi-Zanjani // Chemical Engineering Journal Advances. 2025. Vol. 23. 100774. DOI: 10.1016/j.ceja.2025.100774. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666821125000717 (дата обращения: 10.06.2025).
  25. Mengwei Li. Remediation of Cd-contaminated soil by electrokinetics coupled with the permeable reactive barrier from immo-bilized yeast / L.Mengwei, Zh.Haidong, W.Yadan, Y.Mixuan, X.Xinxuan, L.Xin // Science of The Total Environment. 2023. Vol. 882. 163451. DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.163451.
  26. Xiao J. The mechanism of acid-washed zero-valent iron/activated carbon as permeable reactive barrier enhanced electrokinetic remediation of uranium-contaminated soil / J.Xiao, Z.Pang, S.Zhou, L.Chu, L.Rong, Y.Liu, J.Li, L. Tian // Sep. Purif. Technol. 2020. Vol. 244. Iss. 116667. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116667.
  27. Budania R. Comprehensive review on permeable reactive barrier for the remediation of groundwater contamination / R.Budania, S.Dangayach // J. Environ. Manag. 2023. Vol. 332. Iss.117343. DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.117343.
  28. Sakr M. A review on the use of permeable reactive barriers as an effective technique for groundwater remediation / M.Sakr, H.El Agamawi, H. Klammler, M.M. Mohamed // Groundw. Sustain. Dev. 2023. Vol. 21. Iss. 100914. DOI: 10.1016/j.gsd.2023.100914.
  29. Опекунов А.Ю. Анализ эффективности геохимических барьеров как основа применения природоподобных техноло-гий очистки воды / А.Ю.Опекунов, Д.В.Коршунова, М.Г.Опекунова, В.В.Сомов, Д.А.Акулов // Записки Горного института. 2024. Т. 267. С. 343-355.
  30. Fan G. Mechanochemical treatment with CaO-activated PDS of HCB contaminated soils / G.Fan, X.Liu, X.Li, C.Lin, W.Ouyang // Chemosphere. 2020. Vol. 257 P. 264-269. DOI:10.1016/j.chemosphere.2020.127207.
  31. Wieckol-Ryk A. Solid Peroxy Compounds as Additives to Organic Waste for Reclamation of Post-Industrial Contaminated Soils / A.Wieckol-Ryk, M.Thomas, B.Bialecka // Materials (Basel). 2021. Vol. 14. Iss. 22. 6979. DOI: 10.3390/ma14226979.
  32. Zhou W. Activated carbon as effective cathode material in iron-free Electro-Fenton process: Integrated H2O2 electrogenera-tion, activation, and pollutants adsorption / W.Zhou, L.Rajic, L.Chen // Electrochimical Acta. 2018. Vol. 296. P. 317-326. DOI:10.1016/j.electacta.2018.11.052.
  33. Lawrence M.Z. Electrochemical Geo-Oxidation (ECGO) treatment of Massachusetts New Bedford Harbor sediment PCBs / M.Z.Lawrence, J.W.Kenneth, S.Pamukcu // Electrochimica Acta. 2020. Vol. 354. 136690. DOI: 10.1016/j.electacta.2020.136690.
  34. Adhami S. Remediation of oil-based drilling waste using the electrokinetic-fenton method / S.Adhami, A.Jamshidi-Zanjani, A.K.Darban // Process Saf. Environ. Prot. 2021. Vol. 149. P. 432-441.
  35. Targhan H. A review of the role of hydrogen peroxide in organic transformations / H.Targhan, P.Evans, K.Bahrami // Jour-nal of Industrial and Engineering Chemistry. 2021. Vol. 104. P. 295-332, DOI: 10.1016/j.jiec.2021.08.024.
  36. Pai Z.P. Catalysts for Liquid-Phase Oxidation of Organic Compounds by Hydrogen Peroxide: Homogeneous and Phase-Transfer Systems / Z.P.Pai, V.N.Parmon, V.I.Bukhtiyarov // Kinetika i kataliz. 2023. Vol. 64. N. 4. P. 347-383. DOI: 10.31857/S0453881123040123.
Статистика
Просмотр аннотаций
43
Просмотр полного текста
10
Процитировано
Scopus:
0
Crossref:
0
Меню статьи