專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境污染治理方法，特別涉及一種重金屬污染土壤的處理方法。
背景技術(shù)：
電動(dòng)力學(xué)是對(duì)土壤及地下水環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的一種綠色修復(fù)新技術(shù)，可以用來(lái)清除一些有機(jī)污染物和重金屬離子，具有環(huán)境相容性、多功能適用性、高選擇性、適于自動(dòng)化控制、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，金屬和帶電荷的離子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生定向遷移，然后在設(shè)定的處理區(qū)進(jìn)行集中處理。傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)工藝通常需要兩個(gè)液體循環(huán)系統(tǒng) 一個(gè)用于陰極，一個(gè)用于陽(yáng)極。從儲(chǔ)罐中泵抽液體通過(guò)與電極室連接的導(dǎo)管并且從電極室返回儲(chǔ)存罐中，通過(guò)控制從儲(chǔ)罐送入循環(huán)液體的酸或堿流來(lái)控制陰極或陽(yáng)極的PH。常用的措施還包括設(shè)置緩沖溶液區(qū)和在電極周?chē)O(shè)置選擇性膜等，這些措施可以在一定程度上提高重金屬的去除，但加入的大量化學(xué)試劑容易在土壤中造成二次污染，而且裝置構(gòu)建比較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，操作復(fù)雜。另外，在土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，電極反應(yīng)容易引起電極附近土壤固化，若土壤初始含水率低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電遷移和電滲流作用都很小，污染物去除效率很低，為達(dá)到處理效果， 通常需要延長(zhǎng)處理時(shí)間和增加電壓等。在電極方面，貴金屬Pt、Au等電極具有穩(wěn)定、耐腐蝕、催化活性良好、但成本高。石墨為常用的電極材料，價(jià)格低廉，但機(jī)械強(qiáng)度差。更重要的是硬板狀或柱狀電極板與土壤端面不能完全接觸，有很大一部分電能損耗在電極與土壤界面電阻上，所以實(shí)際作用在土壤兩端的電壓比電源的輸出電壓小得多。上述土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中復(fù)雜的電解液循環(huán)系統(tǒng)、電極接觸電阻和極低的電流效率等問(wèn)題的存在嚴(yán)重制約了該技術(shù)的推廣應(yīng)用，難以適合大規(guī)模的野外修復(fù)。滴灌技術(shù)已成為當(dāng)今傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)高效節(jié)水的灌溉技術(shù)之一，它是將水經(jīng)滴灌系統(tǒng)及滴水器均勻而緩慢地滴入植物根部附近土壤的局部灌溉技術(shù)。近年來(lái)，滴灌技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)生節(jié)水方面已經(jīng)取得了非常顯著的效果，但沒(méi)有應(yīng)用于污染土壤修復(fù)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題提出的一種電動(dòng)力學(xué)、滴灌及吸附劑聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤方法，其特征是在重金屬污染土壤兩端安裝正負(fù)電極，正負(fù)電極均為碳纖維制成，在正負(fù)電極與污染土壤間分別放置吸附劑，在吸附劑附近土壤的上方設(shè)置滴灌裝置，將電解液、緩沖液或絡(luò)合劑等滴加到污染上壤兩側(cè)，對(duì)電極進(jìn)行周期性極性陰陽(yáng)切換，重金屬依靠電動(dòng)遷移作用在土壤中運(yùn)動(dòng)并被吸附劑吸附從而降低其在土壤中的濃度。所述吸附劑為活性炭、鐵粉、電氣石、沸石、硅藻土、泥炭、高嶺石、蒙脫石中的一種，加入電解液(KC1、NaCl)、緩沖液(檸檬酸、乳酸、草酸、有機(jī)脂肪酸)或絡(luò)合劑(EDTA、HEDP)中的一種或幾種，電極切換頻率為3 48h。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是首先，通過(guò)滴灌向污染土壤補(bǔ)充外水，水分緩慢均勻地滲入土壤，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)能起到保持作用，并且提供了電遷移、電滲析和電泳等電動(dòng)力學(xué)強(qiáng)化修復(fù)過(guò)程中需要的循環(huán)水，水中添加的電解液、緩沖液或絡(luò)合劑進(jìn)一步促進(jìn)土壤中重金屬的解吸及遷移，滴灌后液體保留在土壤中不產(chǎn)生二次污染廢液；碳纖維制品種類(lèi)眾多，有毛氈、蜂窩狀物、織物和纖維束等形狀，可以直接剪成合適的尺寸做電極片，更重要的是具有柔軟性和彈性，能保證電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電極與土壤端面充分接觸；周期性的切換電極極性可以有效防止土壤酸化，抑制電解產(chǎn)生的Off向土壤中擴(kuò)散，不會(huì)產(chǎn)生沉淀和堵塞孔隙，土壤空隙水可以在電場(chǎng)作用下在土體中反復(fù)運(yùn)移，電遷移保持在較高水平，同時(shí)使得重金屬遷移到吸附區(qū)去除，從而降低了其在土壤中的濃度。


為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的處理系統(tǒng)示意圖。圖中:1、陽(yáng)極；2、陰極；3、吸附劑；4、污染土壤；5、滴灌設(shè)備；6、電源
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下實(shí)施例1如圖1所示，電解槽為敞開(kāi)有機(jī)玻璃容器且水平放置，1、2分別為碳纖維制成陽(yáng)極、陰極，污染土壤4的兩側(cè)與電極間放置電氣石粉，在電氣石粉附近的土壤上設(shè)置滴灌裝置5，陽(yáng)極1和陰極2分別與直流電源6的兩端相連接。電解槽的長(zhǎng)、寬、高尺寸為30cmX IOcmX Ilcm,用Cd(NO3)2^ Pb (NO3)2配制成污染土壤，兩側(cè)電氣石厚0. 6cm,電氣石粒度d9(1 = 5. 23μ m,電壓梯度為1. OV/cm,持續(xù)滴灌 0. lmol/L的KCl溶液，滴灌總量為1800ml，電極間距為20cm，陰陽(yáng)極切換周期為3h，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行12天。污染土壤修復(fù)前后中重金屬含量見(jiàn)表1。由于重金屬遷移到吸附區(qū)與電氣石表面的羥基發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到一定濃度后結(jié)晶析出，從而降低其在土壤中的濃度。表1實(shí)施例1中土壤處理前后重金屬含量mg/kg
重金屬處理前處理后Cd33045. 1Pb41052. 6實(shí)施例2如圖1所示，電解槽為敞開(kāi)有機(jī)玻璃容器且水平放置，1、2分別為碳纖維制成陽(yáng)極、陰極，污染土壤4的兩側(cè)與電極間放置沸石粉，在沸石粉附近的土壤上設(shè)置滴灌裝置5， 陽(yáng)極1和陰極2分別與直流電源6的兩端相連接。電解槽的長(zhǎng)、寬、高尺寸為30cmX IOcmX 11cm，用Cd (NO3) 2、Pb (NO3) 2配制成污染土壤，兩側(cè)沸石厚0. 6cm,沸石粒度d9(1 = 1. 68 μ m,電壓梯度為1. OV/cm,持續(xù)滴灌檸檬酸溶液， 滴灌總量為1900ml，電極間距為20cm，陰陽(yáng)極切換周期為12h，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行12天。污染土
壤修復(fù)前后中重金屬含量見(jiàn)表1。
表2實(shí)施例2中土壤處理前后重金屬含量mg/kg
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法。其特征是在重金屬污染土壤兩端安裝正負(fù)電極，該方法是在重金屬污染土壤兩端安裝正負(fù)電極，在正負(fù)電極與污染土壤間分別放置吸附劑，在吸附劑附近土壤的上方設(shè)置滴灌裝置，將電解液、緩沖液或絡(luò)合劑等緩慢滴加到兩側(cè)污染土壤中，對(duì)電極進(jìn)行周期性極性陰陽(yáng)切換，重金屬依靠電動(dòng)遷移作用運(yùn)動(dòng)并被吸附劑吸附從而降低其在土壤中的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法，其特征在于加入電解液(KC1、NaCl)、緩沖液(檸檬酸、乳酸、單酸、有機(jī)脂肪酸)或絡(luò)合劑(EDTA、HEDP) 中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法，其特征在于所述吸附劑為活性炭、鐵粉、電氣石、沸石、硅藻土、泥炭、高嶺石、蒙脫石中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法，其特征在于所述正負(fù)電極均采用碳纖維材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法，其特征在于電極切換頻率為3 48h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法。該方法是在重金屬污染土壤兩端安裝正負(fù)電極，正負(fù)電極均為碳纖維制成，在正負(fù)電極與污染土壤間分別放置吸附劑，在吸附劑附近土壤的上方設(shè)置滴灌裝置，將電解液、緩沖液或絡(luò)合劑等緩慢滴加到兩側(cè)污染土壤中，對(duì)電極進(jìn)行周期性極性陰陽(yáng)切換，重金屬依靠電動(dòng)遷移作用運(yùn)動(dòng)并被吸附劑吸附從而降低其在土壤中的濃度。本發(fā)明將滴灌技術(shù)應(yīng)用到污染土壤電動(dòng)修復(fù)中，取消傳統(tǒng)電動(dòng)力學(xué)修復(fù)中復(fù)雜的陽(yáng)極室和陰極室及電解液循環(huán)系統(tǒng)，滴灌的適量液體保留在土壤中，有效避免了電解液及二次污染，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便操作、實(shí)用有效等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B09C1/00GK102500610SQ20121000096
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者劉漢橋, 張曙光, 楊學(xué)東, 王建偉 申請(qǐng)人:大恩(天津)環(huán)境技術(shù)研發(fā)有限公司, 天津壹生環(huán)?？萍加邢薰?br>