專利名稱：一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤治理和修復技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用超聲波加速萃取重金 屬，可用于原位修復重金屬污染土壤的萃取工藝。
背景技術(shù)：
土壤的重金屬污染因其具有隱蔽性、長期性和不可逆性，使得土壤肥力不斷退化， 導致農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低，并對人類的生命和健康間接的造成潛在的危害。近年來隨著 冶煉、印染、電子等行業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)外場地污染事件頻繁發(fā)生，對人們生活、生態(tài)環(huán)境 及社會安全構(gòu)成了嚴重威脅，因此對重金屬污染場地的修復非常必要。重金屬污染土壤修復主要分為物理修復、化學修復和生物修復。相比工程浩大的 物理修復方法和耗時、處理率低的生物修復法，化學修復法具有快速、高效等優(yōu)點，而化學 萃取法更是少數(shù)較成熟的有效去除土壤中重金屬的方法之一。根據(jù)其修復方式可以分為原 位萃取技術(shù)、異位萃取技術(shù)。相比異位萃取技術(shù)，原位萃取更具有處理成本低，工藝簡單等 優(yōu)點。但傳統(tǒng)的原位萃取技術(shù)一般是通過將萃取劑原位灌注實現(xiàn)萃取土壤中的重金屬，存 在著萃取效率低、萃取程度差異較大、萃取時間長等缺點。工業(yè)上，利用超聲波進行清洗、干燥、殺菌、霧化等，是一種非常成熟且廣泛應用的 技術(shù)。近些年，超聲波技術(shù)應用轉(zhuǎn)向新領(lǐng)域發(fā)展，其中就包括超聲波萃取。其主要是通過 壓電換能器產(chǎn)生的快速機械振動波來減少目標萃取物與樣品基體之間的作用力從而實現(xiàn) 固-液萃取。超聲波可以加速介質(zhì)質(zhì)點運動，并能在液體介質(zhì)中傳播產(chǎn)生特殊的“空化效 應”，即不斷產(chǎn)生無數(shù)內(nèi)部壓力達到上千個大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強 大沖擊波從而加速萃取。目前超聲波萃取已經(jīng)成功用于中藥萃取和實驗室研究，仍未見應 用于重金屬污染土壤的原位萃取修復相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)原位萃取技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種采用超聲波強化萃取，適 用于修復重金屬污染土壤的原位萃取工藝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要由噴灌裝置、注入 井、超聲波發(fā)生器、換能器振子盒、萃取劑儲罐、抽出井、萃取液收集池、萃取劑再生池、注入 泵、抽水泵構(gòu)成。萃取劑通過噴灌裝置和注入井均勻滲入受污染土壤表層及內(nèi)部，在超聲波 作用下進行快速萃取，萃取后溶液通過抽出井抽取收集至萃取劑再生池進行處理，再生后 的萃取劑可重新循環(huán)使用。噴灌裝置設(shè)于重金屬污染土壤表層；注入井設(shè)于重金屬污染土壤內(nèi)部；抽出井設(shè) 于重金屬污染土壤兩側(cè)。超聲波發(fā)生器置于土壤外部，可調(diào)控；換能器振子盒埋于重金屬 污染土壤內(nèi)部，其埋深和振子數(shù)量可以根據(jù)土壤受污染程度及水文地質(zhì)條件作適當調(diào)整； 換能器振子盒與超聲波發(fā)生器相連接，由換能器振子盒向污染土壤萃取溶媒中發(fā)出的超聲 波，頻率大小可根據(jù)超聲波發(fā)生器調(diào)節(jié)。根據(jù)水文地質(zhì)、污染范圍和污染程度等實地情況來 確定噴灌設(shè)備、注入井、抽出井、換能器振子盒的個數(shù)以及間距等參數(shù)?？紤]污染土壤質(zhì)地、
3重金屬種類以及污染程度來進行萃取劑的選擇，可以是酸、鹽溶液、螯合劑、表面活性劑等 萃取劑中的一種或幾種。經(jīng)抽出井抽出的萃取液收集后流入萃取劑再生池，進行再生處理， 經(jīng)再生后的萃取劑可回流至萃取液儲罐進行重復萃取使用。本發(fā)明的有益效果(1)萃取效率高。相比傳統(tǒng)化學萃取技術(shù)，利用超聲波特殊性質(zhì)，使萃取更加充分 徹底，并且超聲波的振動均化有利于均勻萃??；(2)萃取劑可重復利用，降低成本；(3)具有廣譜性。超聲波萃取與溶劑和目標萃取物的性質(zhì)(如極性)無關(guān)，因此， 可供選擇的萃取劑種類多，可處理的重金屬種類范圍廣泛，適用性強；(4)縮短萃取時間，降低能耗。傳統(tǒng)化學萃取所需的時間達幾十小時以上，本發(fā)明 可快速萃取，從而降低人力和能耗；(5)安全性好，操作簡單易行。本發(fā)明無需高溫，在常壓下萃取即可。


圖1為一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝示意圖。圖中標號說明1.噴灌裝置2.注入井3.超聲波發(fā)生器4.換能器振子盒5.萃 取液儲罐6.抽出井7.萃取液收集池8.萃取劑再生池9.注入泵10.抽水泵
具體實施例方式結(jié)合圖1具體說明本發(fā)明實施方式如下配制好的萃取劑貯存于萃取劑儲罐(5) 中，通過噴灌裝置(1)和注入井(2)均勻滲入受污染土壤表層及內(nèi)部后，開啟超聲波發(fā)生器 (3)并調(diào)節(jié)功率，通過換能器振子盒(4)向土壤發(fā)射超聲波進行超聲波萃取，萃取一定時間 后，在抽水泵(10)作用下，萃取液從抽出井(6)中抽提出來運輸至萃取液收集池(7)，然后 流入萃取劑再生池(8)，在萃取劑再生池(8)中進行萃取劑與重金屬的分離，再生后的萃取 劑流入萃取劑儲罐(5)中重復利用。
權(quán)利要求
一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝，包括噴灌裝置(1)、注入井(2)、超聲波發(fā)生器(3)、換能器振子盒(4)、萃取劑儲罐(5)、抽出井(6)、萃取液收集池(7)、萃取劑再生池(8)、注入泵(9)、抽水泵(10)；其特征是萃取劑通過噴灌裝置(1)與注入井(2)均勻滲入受污染土壤表層及內(nèi)部，并在超聲波發(fā)生器(3)和換能器振子盒(4)聯(lián)合作用下對土壤中的重金屬進行超聲波快速萃取，萃取后的溶液經(jīng)抽出井(6)抽出收集后進行再生處理，再生后的萃取劑又回流至萃取液儲罐(5)重復利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝，其特征 是超聲波發(fā)生器置于土壤外部，可調(diào)控；換能器振子盒埋于重金屬污染土壤內(nèi)部，其埋深 和振子數(shù)量可以根據(jù)土壤受污染程度及水文地質(zhì)條件作適當調(diào)整；換能器振子盒與超聲波 發(fā)生器相連接，由換能器振子盒向污染土壤萃取溶媒中發(fā)出的超聲波，頻率大小可根據(jù)超 聲波發(fā)生器調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝，其特征 是噴灌裝置設(shè)于重金屬污染土壤表層；注入井設(shè)于重金屬污染土壤內(nèi)部；抽出井設(shè)于重 金屬污染土壤兩側(cè)；噴灌裝置、注入井和抽出井的數(shù)量、間隔可根據(jù)污染土壤的實際情況調(diào)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝，其特征 是根據(jù)受污染土壤質(zhì)地、污染重金屬種類以及污染程度來進行萃取劑的選擇，所用的萃取 劑可以是酸、鹽溶液、螯合劑、表面活性劑等中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝，其特征 是經(jīng)抽出井抽出收集的萃取液至萃取劑再生池進行再生處理，經(jīng)再生后的萃取劑可回流 至萃取液儲罐進行重復萃取使用。
全文摘要
為了解決傳統(tǒng)重金屬污染土壤原位萃取技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種超聲波強化原位萃取工藝。萃取劑通過噴灌裝置和注入井均勻滲入受污染土壤表層及內(nèi)部，在超聲波作用下進行快速萃取，萃取后溶液通過抽出井抽取收集至萃取劑再生池進行處理，再生后的萃取劑可重新循環(huán)使用。本發(fā)明萃取效率高、時間短、萃取劑可再生使用，可經(jīng)濟有效地對重金屬污染土壤進行原位萃取修復。
文檔編號B09C1/02GK101879519SQ201010002278
公開日2010年11月10日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者漆靜嫻, 王鶴立, 申亮 申請人:王鶴立