專利名稱：電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及修復(fù)重金屬污染土壤裝置，特別涉及的是一種電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)
重金屬污染土壤裝置。
背景技術(shù)：
土壤中的重金屬污染源于采礦、冶煉、城市垃圾、化肥雜質(zhì)和污水沉積物等，重金 屬在土壤中的高富集直接影響谷物的產(chǎn)量并使其品質(zhì)下降，即使重金屬富集程度不高，亦 可能阻礙土壤中微生物群體的多樣性和活力，從而嚴(yán)重影響作為營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和持續(xù)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ) 的土壤的生物量和肥力。因此，去除土壤和水體中的重金屬已經(jīng)成為了人類亟須解決的問(wèn) 題。 直接電動(dòng)原位去除重金屬由于在陽(yáng)極和陰極上生成的H+和OH—使得陽(yáng)極的pH降 至2以下，陰極pH升至12以上，H+和OH—分別在電場(chǎng)作用下向陰極和陽(yáng)極遷移擴(kuò)散影響整 個(gè)土壤體系的化學(xué)過(guò)程。氫離子有利于物質(zhì)從土壤表面的解吸附和土壤中鹽類物質(zhì)的溶 解，并降低土壤電滲透系數(shù)和zeta電位，使得電滲流減弱；氫氧根離子遷移過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致 金屬離子的提前沉淀進(jìn)而降低去除效率；一些兩性金屬的陽(yáng)離子也可能在堿性環(huán)境下變?yōu)?酸根陰離子而改變遷移方向；沉淀的形成堵塞土壤空隙同時(shí)使得電壓降的增加，能耗增加。 已有的研究結(jié)果表明，直接的原位去除方法由于不能很好地控制土壤體系PH的變化，處理 效率往往較低。pH變化影響土壤中離子的吸附與解吸、沉淀及溶解并影響電滲析速度，這會(huì) 對(duì)土壤中重金屬的存在形態(tài)和遷移特征產(chǎn)生重大影響，因而如何控制土壤pH是土壤電動(dòng) 修復(fù)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了上述的缺點(diǎn)，而提供一種改變土壤中的氧化還原電位、pH值等
理化性質(zhì)，加快土壤固體上重金屬的解吸的電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) —種電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，它包括陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)、電源，其特
征在于，它還包括隔板，所述陽(yáng)極區(qū)內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極緩沖溶液，陰極區(qū)內(nèi)設(shè)有陰極緩沖溶液，所
述陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)分別與電源兩極相連，兩者豎直放置，且陽(yáng)極區(qū)位于陰極區(qū)上方；所述陽(yáng)
極區(qū)與陰極區(qū)的相對(duì)面以及陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)的相對(duì)面上分別設(shè)置隔板，兩隔板在陽(yáng)極區(qū)與
陰極區(qū)之間形成一對(duì)栽種植物根系的重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。 所述陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)之間的電壓梯度為1. 0v/cm-2. 5v/cm。 所述的陽(yáng)極緩沖溶液為重量百分比濃度為10%的NaOH和重量百分比濃度為90% 的Ca0的混合液，陰極緩沖溶液為乙酸。 所述裝置還包括陽(yáng)極溶液儲(chǔ)槽、陰極溶液儲(chǔ)槽、以及泵I、II，所述陽(yáng)極區(qū)與陽(yáng)極溶 液儲(chǔ)槽、以及泵I依次連接形成陽(yáng)極pH值循環(huán)調(diào)節(jié)回路，所述陰極區(qū)與陰極溶液儲(chǔ)槽、以及 泵II依次連接形成陰極pH值循環(huán)調(diào)節(jié)回路。
3[0010] 本實(shí)用新型在電壓動(dòng)力作用下，電極附近土壤溶液發(fā)生電化學(xué)元素反應(yīng)，改變土 壤中的氧化還原電位、pH值等理化性質(zhì)，加快土壤固體上重金屬的解吸，提高土壤溶液中重 金屬的濃度，從而強(qiáng)化植物的吸收、積累，使土壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加， 增加了作物的產(chǎn)量。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型；


圖1為本實(shí)用新型修復(fù)重金屬污染土壤的示意圖。
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面 結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。 參考
圖1 :一種電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，它包括陽(yáng)極區(qū)1、陰極區(qū) 2、電源ll，它還包括隔板5、5a，陽(yáng)極區(qū)1內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極緩沖溶液和陽(yáng)極7，陰極區(qū)2內(nèi)設(shè)有陰 極緩沖溶液和陰極8，陽(yáng)極7和陰極8采用石墨制成，分別與電源ll兩極相連，陽(yáng)極區(qū)l和 陰極區(qū)2成豎直放置，且陽(yáng)極區(qū)1位于陰極區(qū)2上方；陽(yáng)極區(qū)1與陰極區(qū)2的相對(duì)那個(gè)面71 以及陰極區(qū)2與陽(yáng)極區(qū)1的相對(duì)那個(gè)面81上分別設(shè)置隔板5、5a，隔板5、5a在陽(yáng)極區(qū)1與 陰極區(qū)2之間形成一對(duì)栽種植物根系10的重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)9。 陽(yáng)極區(qū)1與陰極區(qū)2之間的電壓梯度為1. 0v/cm-2. 5v/cm。 陽(yáng)極緩沖溶液為重量百分比濃度為10%的NaOH和重量百分比濃度為90%的CaO 的混合液，陰極緩沖溶液為乙酸。 該裝置還包括陽(yáng)極溶液儲(chǔ)槽3、陰極溶液儲(chǔ)槽4、以及泵I、 II，陽(yáng)極區(qū)1與陽(yáng)極溶 液儲(chǔ)槽3、以及泵I依次連接形成陽(yáng)極pH值循環(huán)調(diào)節(jié)回路14，陰極區(qū)2與陰極溶液儲(chǔ)槽4、 以及泵II依次連接形成陰極pH值循環(huán)調(diào)節(jié)回路15。 本實(shí)用新型用石墨分別作為陽(yáng)極7和陰極8與直流電源11的兩端相連接，置入陽(yáng) 極區(qū)1和陰極區(qū)2，在陽(yáng)極區(qū)1和陰極區(qū)2分別儲(chǔ)存陽(yáng)極緩沖液和陰極緩沖液，陽(yáng)極緩沖溶 液在陽(yáng)極區(qū)1和陽(yáng)極溶液儲(chǔ)槽3之間，陰極緩沖液在陰極區(qū)2和陰極溶液儲(chǔ)槽4之間，分別 進(jìn)行循環(huán)，如此設(shè)置，是為了調(diào)節(jié)陽(yáng)極區(qū)l和陰極區(qū)2的pH值，以便電動(dòng)力過(guò)程能夠持續(xù)進(jìn) 行，一般情況下陽(yáng)極緩沖溶液采用重量百分比濃度為10% NaOH/重量百分比濃度為90% CaO混和液，陰極緩沖溶液則采用乙酸，在隔板5之間的修復(fù)區(qū)裝有修復(fù)植物根系10的重金 屬污染土壤。 在電動(dòng)力的作用下，土壤中的重金屬離子由陰極區(qū)2向陽(yáng)極區(qū)1遷移，使重金屬離
子積聚在土壤表面和修復(fù)植物根系10附近以便修復(fù)，防止其進(jìn)入土壤深處，采用隔板5、5a
進(jìn)一步的防止了污染重金屬離子擴(kuò)散，為了防止陰極區(qū)2pH值上升和陽(yáng)極區(qū)lpH值下降，所
以在陽(yáng)極區(qū)1和陰極區(qū)2分別利用了陽(yáng)極緩沖液和陰極緩沖液來(lái)進(jìn)行循環(huán)調(diào)節(jié)。在電動(dòng)修
復(fù)過(guò)程中會(huì)發(fā)生下列電極反應(yīng) 陽(yáng)極2H20-4e- — 02+4H+E0 = _1. 23V 陰極2H20+2e_ — H2+20H_E0 = _0. 83V 由于水的電解作用導(dǎo)致電極附近ra值發(fā)生變化，其中陽(yáng)極7產(chǎn)生H+而使得陽(yáng)極區(qū)1呈現(xiàn)酸性(PH值可能降至2左右)，陰極8產(chǎn)生OH—而使得陰極區(qū)2呈現(xiàn)堿性(pH值可能 升至12左右)，同時(shí)帶正電的H+向陰極8運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電的OH—向陽(yáng)極7運(yùn)動(dòng)，分別形成了酸 性遷移帶和堿性遷移帶。 其基本原理是將電極插入修復(fù)區(qū)9或地下水區(qū)域，通過(guò)施加微弱電流形成電場(chǎng)， 利用電場(chǎng)產(chǎn)生的各種電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)(包括電滲析、電遷移和電泳等)驅(qū)動(dòng)土壤污染物沿電 場(chǎng)方向定向遷移，從而將污染物富集至電極區(qū)然后進(jìn)行集中處理或分離。電極附近土壤溶 液發(fā)生電化學(xué)元素反應(yīng)，改變土壤中的氧化還原電位、K1值等理化性質(zhì)，加快土壤固體上重 金屬的解吸，提高土壤溶液中重金屬的濃度，從而強(qiáng)化生長(zhǎng)植物根系10的吸收、積累，使土 壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加，增加了作物的產(chǎn)量。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，它包括陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)、電源，其特征在于，它還包括隔板，所述陽(yáng)極區(qū)內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極緩沖溶液，陰極區(qū)內(nèi)設(shè)有陰極緩沖溶液，所述陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)分別與電源兩極相連，兩者豎直放置，且陽(yáng)極區(qū)位于陰極區(qū)上方；所述陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)的相對(duì)面以及陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)的相對(duì)面上分別設(shè)置隔板，兩隔板在陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)之間形成一對(duì)栽種修復(fù)植物根系的重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，其特征在于，所述 陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)之間的電壓梯度為1. Ov/cm-2. 5v/cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，其特征在于，所述裝置還包括陽(yáng)極溶液儲(chǔ)槽、陰極溶液儲(chǔ)槽、以及泵i、 n，所述陽(yáng)極區(qū)與陽(yáng)極溶液儲(chǔ)槽、以及泵I依次連接形成陽(yáng)極K1值循環(huán)調(diào)節(jié)回路，所述陰極區(qū)與陰極溶液儲(chǔ)槽、以及泵II依次連 接形成陰極ra值循環(huán)調(diào)節(jié)回路。
專利摘要一種電動(dòng)植物復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤裝置，它包括陽(yáng)極區(qū)、陰極區(qū)、電源，它還包括隔板，陽(yáng)極區(qū)內(nèi)設(shè)有陽(yáng)極緩沖溶液，陰極區(qū)內(nèi)設(shè)有陰極緩沖溶液，陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)分別與電源兩極相連，兩者豎直放置，且陽(yáng)極區(qū)位于陰極區(qū)上方；陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)的相對(duì)面以及陰極區(qū)與陽(yáng)極區(qū)的相對(duì)面上分別設(shè)置隔板，兩隔板在陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)之間形成一對(duì)栽種修復(fù)植物根系的重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。本實(shí)用新型在電壓動(dòng)力作用下，電極附近土壤溶液發(fā)生電化學(xué)元素反應(yīng)，改變土壤中的氧化還原電位、加快土壤固體上重金屬的解吸，提高土壤溶液中重金屬的濃度，從而強(qiáng)化植物的吸收、積累，使土壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加，增加了作物的產(chǎn)量。
文檔編號(hào)B09C1/08GK201511037SQ20092007358
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者陳威 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)