專利名稱：電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水的實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水的參數(shù)測(cè)控方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)目前的農(nóng)業(yè)環(huán)境污染特別是土壤環(huán)境污染問題已經(jīng)越來越突出。全國(guó)受重金屬污染的耕地多達(dá)2000萬hm2，受各種有機(jī)污染物或化學(xué)品污染的農(nóng)田總計(jì)6000多萬hm2。由于持久性有機(jī)污染物(POPs)具有低水溶性、高脂溶性、半揮發(fā)性和難降解性，會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間持留在環(huán)境介質(zhì)中，并在環(huán)境介質(zhì)之間跨界面遷移，從而具有污染范圍大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。這使得全國(guó)出產(chǎn)的主要農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)率高達(dá)16-20％，中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)缺乏安全保障。特別是中國(guó)進(jìn)入WTO后，土壤污染已成為限制中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙之一，污染土壤迫切需要修復(fù)和治理。污染土壤的修復(fù)是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也是最具有挑戰(zhàn)性的研究方向之一。
電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)(EK)是近十年發(fā)展起來的綠色修復(fù)技術(shù)，該方法已經(jīng)用于重金屬和有機(jī)污染物的治理，并且顯示出了巨大的應(yīng)用前景，現(xiàn)已成為土壤修復(fù)的重要發(fā)展方向。電動(dòng)修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)主要有(1)可以處理低滲透性土壤(由于水力傳導(dǎo)性問題，傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用受到限制)的修復(fù)。(2)可以進(jìn)行原位修復(fù)，污染修復(fù)過程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的污染最小。(3)修復(fù)時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)室研究表明修復(fù)時(shí)間不會(huì)超過一個(gè)月。(4)處理每噸或每立方米土壤的成本比其它傳統(tǒng)技術(shù)要少得多。
在土壤電動(dòng)力學(xué)修復(fù)中，電勢(shì)、電導(dǎo)和pH等參數(shù)對(duì)修復(fù)具有重要影響。EK過程中測(cè)定電極電勢(shì)非常必要，電勢(shì)是電動(dòng)修復(fù)中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)橥寥乐须x子遷移速率和溶液電滲速率都是與該處電場(chǎng)梯度成正比，電場(chǎng)梯度一定程度上決定了修復(fù)效率；此外借助電勢(shì)變化可以反映土壤區(qū)某點(diǎn)導(dǎo)電能力的變化，即反映該點(diǎn)的離子強(qiáng)度的變化，但是在電動(dòng)修復(fù)研究中沒有做過，泥漿土壤電導(dǎo)率測(cè)定也沒有檢索到相關(guān)文獻(xiàn)。
文獻(xiàn)報(bào)道土壤電動(dòng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)使用兩種供能方式即控制電壓法和控制電流法。關(guān)于這兩種方法在電修復(fù)中的應(yīng)用有報(bào)導(dǎo)。但是沒有檢索到關(guān)于這兩種方法區(qū)別的文獻(xiàn)。
對(duì)于土壤pH的測(cè)定，現(xiàn)有技術(shù)中有一種方法可用于土壤本底溶液的測(cè)定5g干燥土壤和25mL 0.1mol/L KCl混合，1小時(shí)后測(cè)定土壤懸濁液的pH，但是目前還沒有一種方法能有效用于實(shí)驗(yàn)過程中土壤區(qū)pH的測(cè)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)提出一種參數(shù)測(cè)控新方法，尤其是利用三電極體系測(cè)定電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水過程中的電勢(shì)；提出一種污染土壤和地下水的電動(dòng)力學(xué)修復(fù)新檢測(cè)裝置；同時(shí)在電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水過程中提出一種控制并防止陰極OH-擴(kuò)散從而避免其對(duì)修復(fù)干擾的方法。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是采用三電極電解系統(tǒng)，用一根電勢(shì)穩(wěn)定的參比電極與待測(cè)電極組成測(cè)量電池，通過測(cè)定電解電極和參比電極之間的電勢(shì)差來間接測(cè)定被測(cè)電解電極的電勢(shì)；在普通污染土壤和地下水的電動(dòng)修復(fù)裝置中加入?yún)⒈入姌O，在線測(cè)控和控制電解電壓的變化；污染土壤和地下水的電動(dòng)修復(fù)過程中，陰極加上適宜的材料制成的套管，防止OH-的擴(kuò)散，從而避免產(chǎn)生的OH-對(duì)電動(dòng)修復(fù)產(chǎn)生干擾；用發(fā)明的三電極體系測(cè)定電極電勢(shì)的方法，研究并比較污染土壤和地下水電動(dòng)修復(fù)的兩種供能方式即控制電壓法和控制電流法的效率。電勢(shì)穩(wěn)定的參比電極選用飽和KCl甘汞電極，還可以使用其它參比電極。
污染土壤和地下水電動(dòng)力學(xué)修復(fù)裝置，將土壤區(qū)分為若干(電動(dòng)修復(fù)的長(zhǎng)度區(qū)域上)尺寸等分點(diǎn)，在等分點(diǎn)以及兩端插入導(dǎo)電電極，導(dǎo)電電極尤其是Pt電極，并且把參比甘汞電極設(shè)置在陰極緊貼隔膜處，該裝置可通過測(cè)量Pt電極與甘汞電極間的電壓，以測(cè)量土壤中各點(diǎn)的電勢(shì)。
本發(fā)明方法還包括改變修復(fù)的電解電壓后，待測(cè)電極的電勢(shì)達(dá)穩(wěn)定后測(cè)量穩(wěn)定的電極電勢(shì)值。
具體言之土壤電勢(shì)的測(cè)定方法，以甘汞電極作為參比，接電壓表負(fù)極，置于陽極區(qū)緊貼隔膜處；以Pt電極為測(cè)量電極，接電壓表正極，置相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，用相對(duì)甘汞電極的電勢(shì)差表示某點(diǎn)的電勢(shì)。
本技術(shù)發(fā)明過程如下(1)電動(dòng)修復(fù)過程中電極電勢(shì)的測(cè)定以甘汞電極作為參比，接電壓表負(fù)極，置于陽極區(qū)緊貼隔膜處；以Pt電極為測(cè)量電極，接電壓表正極，置相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，用相對(duì)甘汞電極的電勢(shì)差表示某點(diǎn)的電勢(shì)。
(2)本發(fā)明用于對(duì)電動(dòng)修復(fù)過程中的參數(shù)控制，如對(duì)兩種供能方式的比較用20mmol/L的NaCl溶液作為導(dǎo)電溶液使用兩種供能方式即控制電壓法和控制電流法進(jìn)行土壤電動(dòng)修復(fù)實(shí)驗(yàn)，利用本發(fā)明方法比較兩種供能方式對(duì)電極反應(yīng)的影響。
(3)本發(fā)明的參數(shù)測(cè)控時(shí)提出如下方法在電解裝置中的電極加一套管進(jìn)行電解，套管內(nèi)加飽和K2SO4溶液，這樣既可導(dǎo)電，又可控制電極區(qū)域溶液的pH值，使修復(fù)過程中體系的pH不受OH-干擾。完成電極區(qū)溶液pH的控制。
(4)污染土壤和地下水的電動(dòng)修復(fù)裝置在普通污染土壤和地下水的電動(dòng)修復(fù)裝置中加入?yún)⒈入姌O組成三電極系統(tǒng)，可在線測(cè)定電極電勢(shì)，并據(jù)修復(fù)需要調(diào)節(jié)電解電壓。
本發(fā)明特點(diǎn)(1)首次使用三電極體系測(cè)定電動(dòng)修復(fù)過程中污染土壤的電勢(shì)，為污染土壤和地下水的電動(dòng)力學(xué)修復(fù)提供了一種便于在線測(cè)控、并提供電動(dòng)修復(fù)參數(shù)進(jìn)行控制，包括提出電極電勢(shì)測(cè)量的新裝置；(2)分別應(yīng)用控制電壓法和控制電流法修復(fù)土壤，并判斷出這兩種供能方式修復(fù)土壤的電化學(xué)效率；(3)所提出的運(yùn)用陰極加套管技術(shù)防止電動(dòng)修復(fù)過程中產(chǎn)生的OH-擴(kuò)散，使修復(fù)過程中體系的pH不受OH-干擾的方法也能提高電動(dòng)修復(fù)的效率和便于在線控制。


圖1是本發(fā)明測(cè)量裝置原理2是本發(fā)明實(shí)例1的電解電壓與陽極電勢(shì)的關(guān)系曲線圖3是本發(fā)明實(shí)例2的電解電壓與陰極電勢(shì)的關(guān)系曲線，圖4是本發(fā)明陽極和陰極之間在溶液中電勢(shì)降和在參比電極處測(cè)量的IRu示意5是應(yīng)用本發(fā)明靜置時(shí)控制電流法；電流與電極電勢(shì)的曲線圖6是應(yīng)用本發(fā)明靜置時(shí)控制電位法；電壓與電流的關(guān)系曲線圖7是應(yīng)用本發(fā)明攪拌時(shí)控制電流法；電流與電極電勢(shì)的關(guān)系曲線圖8是應(yīng)用本發(fā)明攪拌時(shí)控制電位法；電壓與電流的關(guān)系曲線圖9是本發(fā)明用于土壤修復(fù)時(shí)陰極加套管裝置示意10電解過程中加套管與未加套管陰、陽極pH的變化11電解過程中加套管與未加套管電解液pH的變化12是本發(fā)明用于土壤修復(fù)時(shí)裝置示意13是本發(fā)明用于高嶺土修復(fù)時(shí)電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系，圖14是本發(fā)明用于高嶺土修復(fù)時(shí)陽極pH的變化曲線圖15是本發(fā)明用于高嶺土修復(fù)時(shí)陰極pH的變化曲線圖16是本發(fā)明用于高嶺土修復(fù)時(shí)電流的變化曲線具體實(shí)施方式
1電極電勢(shì)的測(cè)定采用三電極測(cè)量系統(tǒng)到電解槽中，在電解電極之間插上另外一根電勢(shì)穩(wěn)定的參比電極與待測(cè)電極組成原電池，通過測(cè)定工作電極和參比電極之間的電勢(shì)差來間接反映被測(cè)電極的電勢(shì)。飽和KCl甘汞電極是電化學(xué)研究中使用最多的參比電極且制備方便，因此在我們的實(shí)驗(yàn)中選用飽和甘汞電極。甘汞電極電勢(shì)已知(+0.24V，VSNHE)，因此可以求出待測(cè)電極的電極電勢(shì)。當(dāng)改變電解電壓后，待測(cè)電極的電極電勢(shì)穩(wěn)定后就可以測(cè)得一個(gè)穩(wěn)定的電極電勢(shì)值。
測(cè)量裝置原理圖見圖1，將甘汞電極安置在陽極和陰極等電位線上，避免溶液電阻IR降帶來的誤差。裝置中的V1和V2可以直接讀出陽極電勢(shì)和陰極相對(duì)甘汞電極電勢(shì)。
20mmol/L NaCl溶液參數(shù)(1)初始pH＝5.50，初始電導(dǎo)率＝2210μS/cm；最終pH＝5.42，最終電導(dǎo)率＝2340μS/cm；(2)初始pH＝5.20，初始電導(dǎo)率＝2280μS/cm；最終pH＝4.89，最終電導(dǎo)率＝2360μS/cm。
結(jié)果與討論圖2、3是本發(fā)明實(shí)例1和2的電解電壓與陽極和陰極電勢(shì)的關(guān)系曲線，從實(shí)例結(jié)果可以看出兩次測(cè)量結(jié)果變化趨勢(shì)相似，陰極吻合較好。隨著外加電勢(shì)的升高，陽極電勢(shì)在逐漸升高，而陰極電勢(shì)在逐漸降低。陽極兩次結(jié)果不重合，主要原因是在連續(xù)的兩次實(shí)驗(yàn)中只有一根甘汞電極，電壓從0掃到7V時(shí)一次只能測(cè)一個(gè)電極電勢(shì)，要測(cè)另一電極，還必須重新掃描電壓，此時(shí)溶液組分已經(jīng)產(chǎn)生變化，并且很難保證工作電極和參比電極處在絕對(duì)等壓線上，并且石墨電極本身的吸附性能就比較強(qiáng)，電極表面的性質(zhì)容易改變，所有這些都能造成實(shí)驗(yàn)誤差。
實(shí)例中如果甘汞電極不和陽極、陰極處在同一等電位線上，那么測(cè)得的電極電勢(shì)里面就包含了溶液電阻IRu降。假設(shè)溶液電導(dǎo)率完全均勻，電極和溶液之間的溶液可以想象成一個(gè)線性電阻器，溶液中陽極和陰極之間的電勢(shì)分布如圖4，參比電極只要不放在電極表面，那么IRs的某一分?jǐn)?shù)IRu就將包括在被測(cè)電勢(shì)中，這種未知的IRu在測(cè)量中是不確定的，會(huì)引起多次測(cè)量結(jié)果的不吻合。
這次實(shí)驗(yàn)證明我們所采用的測(cè)定電極電勢(shì)的方法是切實(shí)可行的。
2兩種供能方式對(duì)電極電化學(xué)行為的比較2.1控制電壓法這種方法的特點(diǎn)是不管負(fù)載電阻如何波動(dòng)保證電極間電壓不變。在電動(dòng)修復(fù)中用電場(chǎng)梯度(V·cm-1)作為衡量施加電場(chǎng)大小的指標(biāo)，電場(chǎng)梯度一般不高于1V·cm-1?？刂齐娢环ㄈ〉昧朔€(wěn)定的平均電場(chǎng)梯度即電勢(shì)差與電極距離之比為定值。
2.2控制電流法這種方法的特點(diǎn)是雖然土壤體系的電阻波動(dòng)，但是土壤溶液中的電流恒定。電動(dòng)修復(fù)中用電流密度(mA·cm-1)作為衡量施加電流大小的指標(biāo)。這里定義的電流密度是電流與土壤截面積之比，而電化學(xué)中的電流密度是指電流與電極面積之比。控制電流法在土壤學(xué)研究中很早就應(yīng)用于電滲法制氫/鋁飽和土。
本發(fā)明方法可以用于實(shí)際電動(dòng)修復(fù)土壤時(shí)根據(jù)測(cè)控量的變化控制外加的電壓、電流、電解液濃度、修復(fù)時(shí)間等。
2.3實(shí)驗(yàn)部分我們使用20mmol/L的NaCl溶液作為導(dǎo)電溶液進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，比較兩種供能方式對(duì)電化學(xué)反應(yīng)的影響。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靜置和攪拌條件下兩種供能方式的電化學(xué)行為比較實(shí)例3是靜置時(shí)控制電流法(圖5)；實(shí)例4是靜置時(shí)控制電位法(圖6)實(shí)例5是攪拌時(shí)控制電流法(圖7)；實(shí)例6是攪拌時(shí)控制電位法(圖8)溶液參數(shù)20mmol/L NaCl，pH＝6.20，電導(dǎo)率＝2370μS/cm電極參數(shù)石墨電極φ6×65mm，電極距離6cm2.3.1結(jié)果與討論靜置實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6，攪拌實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7、8。這兩組實(shí)驗(yàn)的電解條件(電極面積，溶液組分、濃度以及電解電壓)相同，圖6和圖7電流和電壓幾乎一一對(duì)應(yīng)。攪拌條件下，低電流和低電位下的曲線要稍微平緩。在高電流和高電位下曲線的斜率一致。這種區(qū)別是由于在外加電勢(shì)不是很高的條件下，溶液劇烈攪拌減低了濃差極化(由于電極表面有擴(kuò)散層的存在，不可能完全去除濃差極化)。我們推斷這兩種供能方式對(duì)電極表面的電化學(xué)行為是等效的。
3陰極加套管實(shí)驗(yàn)裝置受電分析化學(xué)中庫侖滴定實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)，在陰極加套管把陰極產(chǎn)生的OH-離子罩住，使之不能擴(kuò)散到導(dǎo)電溶液中。
參照庫侖滴定實(shí)驗(yàn)中的可導(dǎo)電的套管，加一個(gè)既可導(dǎo)電又可防止溶液透過的套管″以防止陰極反應(yīng)對(duì)修復(fù)過程中溶液pH的干擾。如通過加工了一個(gè)底部是陶瓷砂芯的玻璃套管(也可以陶瓷套管、硅酸鹽水泥成型的套管)，實(shí)驗(yàn)裝置見圖9。套管中是飽和K2SO4溶液。理論上講OH-不能擴(kuò)散到溶液中，陰極的pH就被控制了。
實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下陽極直徑0.5cm石墨電極陰極直徑0.5cm銅棒電極電壓5V 套管內(nèi)徑9mm電解液40mmol/L的NaCl溶液分別用加套管與未加套管進(jìn)行電解試驗(yàn)，通過考察電解過程中電極區(qū)域及電解液pH的變化，來研究加套管對(duì)電解液pH的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果電解過程中電極區(qū)域pH變化如圖10，可以看出，未加套管試驗(yàn)陰極pH表現(xiàn)為上升，且較高維持在8左右，并且由于陰、陽極相互干擾，其pH變化反復(fù)；陰極加套管進(jìn)行電解，由于電解產(chǎn)生的OH-被限制在套管內(nèi)不能進(jìn)入電解液，而陽極電解產(chǎn)生的H+不斷擴(kuò)散到達(dá)陰極，陰、陽極附近電解液pH值均表現(xiàn)為下降。電解過程電解液的pH變化如圖11，未加套管表現(xiàn)為很快上升，然后有下降趨勢(shì)，但一直維持在較高水平，電解1h后pH大于6.2，而加套管后pH一直表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，1h后可降至3.5。
可見，陰極加適宜的套管進(jìn)行電解，可以阻止陰極產(chǎn)生的OH-進(jìn)入電解液中，避免其對(duì)電解液pH的干擾，從而防止OH-對(duì)電動(dòng)修復(fù)產(chǎn)生的不良影響。4上壤電動(dòng)修復(fù)土壤修復(fù)裝置采用實(shí)驗(yàn)室自制修復(fù)裝置見圖12。該裝置由有機(jī)玻璃制成，總長(zhǎng)度25cm，分為三個(gè)區(qū)域。兩電極區(qū)各5cm，中間部分是被修復(fù)土壤區(qū)，長(zhǎng)度15cm，土壤區(qū)分為5等分，在等分點(diǎn)以及兩端共插6根Pt電極，測(cè)量土壤中的電勢(shì)，并且把甘汞電極設(shè)置在陰極緊貼隔膜處，這樣從陽極向陰極，就可以觀察電勢(shì)的逐漸升高。實(shí)驗(yàn)電極是長(zhǎng)度15cm的φ6mm石墨電極，電極距離20cm。隔膜是中速濾紙。文獻(xiàn)中報(bào)道常用隔膜包括聚酰胺纖維膜，聚丙烯酸脂，Whatman GF/F膜等；ICP-AES等離子體原子發(fā)射光譜(南京大學(xué)分析測(cè)試中心)；恒溫振蕩器(THZ-C，太倉光明實(shí)驗(yàn)分析儀器廠)；pH計(jì)(PHSJ-4A，上海精密科學(xué)儀器有限公司)；電導(dǎo)率儀(DDS-307，上海精密科學(xué)儀器有限公司)；高嶺土，產(chǎn)地蘇州.陽山，粒徑60目，(中科院土壤研究所提供)；儲(chǔ)備液20mmol/L NaCl；20mmol/L CuSO4；1mol/L HCl；1mol/L NaOH；所用試劑均為分析純。
空白高嶺土；模擬污染高嶺土；空白土壤是指土壤中僅含有導(dǎo)電的電解質(zhì)，沒有其它污染物離子的土壤溶液。
空白土壤制備取20mmol/L NaCl儲(chǔ)備液與干土壤按照1∶1(W/W)混合，混和液置于轉(zhuǎn)速180rpm的振蕩器上經(jīng)24h搖勻備用。
模擬污染土壤制備取20mmol/L CuSO4儲(chǔ)備液與干土壤按照1∶1(W/W)混合，混和液置于轉(zhuǎn)速180rpm的振蕩器上經(jīng)24h搖勻備用。土壤中Cu的含量為1280mg/kg(干土)，含水量為50％。
4.1空白高嶺土電動(dòng)實(shí)驗(yàn)中各參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)方法取土壤儲(chǔ)備液倒入實(shí)驗(yàn)裝置的土壤區(qū)鋪平后約1cm厚，兩電極區(qū)分別加入30mL 20mmol/L NaCl溶液作為導(dǎo)電溶液，在兩電極上通15V直流電壓。實(shí)驗(yàn)過程中觀察土壤電勢(shì)、電流、pH以及電導(dǎo)率等的變化情況。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中原則上不向土壤體系添加新物質(zhì)。
土壤電勢(shì)的測(cè)定以甘汞電極作為參比，接電壓表負(fù)極，置于陽極區(qū)緊貼隔膜處；以Pt電極為測(cè)量電極，接電壓表正極，置相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)。用相對(duì)甘汞電極的電勢(shì)差表示某點(diǎn)的電勢(shì)。
電極區(qū)溶液pH的測(cè)定用移液管從電解液中被測(cè)量點(diǎn)移取少量(約10mL)溶液至小燒杯用，用標(biāo)定好的pH計(jì)直接測(cè)量，亦可在實(shí)驗(yàn)裝置斷開電源時(shí)，將測(cè)量電極直接放在溶液中測(cè)量。但是切忌在電解條件下，直接用pH計(jì)去測(cè)量溶液，因?yàn)槿绻芤褐写嬖陔妶?chǎng)梯度就會(huì)改變甘汞電極和被測(cè)溶液之間的液接電勢(shì)，改變測(cè)量結(jié)果。
電導(dǎo)率的測(cè)定對(duì)于電極區(qū)溶液，可以用電導(dǎo)率電極直接測(cè)溶液電導(dǎo)率，電場(chǎng)不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。但是泥漿土壤電導(dǎo)率測(cè)定還沒有檢索到相關(guān)文獻(xiàn)。
4.2結(jié)果與討論圖13是本發(fā)明用于高嶺土修復(fù)時(shí)電勢(shì)隨時(shí)間變化關(guān)系，其中修復(fù)時(shí)間為0h是剛剛施加電場(chǎng)時(shí)的電勢(shì)分布，可以看出隔膜幾乎不消耗電勢(shì)差。此時(shí)土壤區(qū)電勢(shì)對(duì)距離呈線性，說明此區(qū)溶液電導(dǎo)率、離子組成均一。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，土壤區(qū)電場(chǎng)梯度逐漸變化，陽極區(qū)的電場(chǎng)梯度逐漸減小，而陰極區(qū)的電場(chǎng)梯度逐漸增大。這種變化說明了在修復(fù)過程中土壤溶液離子濃度發(fā)生變化即近陽極區(qū)離子濃度增大，近陰極區(qū)離子濃度減小。電場(chǎng)梯度不均勻變化帶來的負(fù)面影響主要表現(xiàn)在近陽極區(qū)離子遷移速率和電滲速率減小，近陰極區(qū)離子遷移速率和電滲流增大，這種變化會(huì)引起離子流和電滲流的斷流，對(duì)電修復(fù)非常不利。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取陽極和陰極溶液，利用ICP-AES來分析電極區(qū)元素含量。
在實(shí)驗(yàn)中曾選用0.45μm濾膜作為隔膜，但由于每個(gè)隔膜消耗約5V的電勢(shì)，所以0.45μm濾膜不適合用作修復(fù)裝置的隔膜。實(shí)驗(yàn)中還同時(shí)測(cè)定了陽極、陰極pH以及電流，結(jié)果如圖14、15、16所示。從圖14、15中可以看出，陽極和陰極的pH變化很快，約30分鐘后穩(wěn)定并維持在一常數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后陽極區(qū)的pH為2.14，陰極區(qū)的pH為11.21。圖16中顯示實(shí)驗(yàn)過程中電流在逐漸增加。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，在電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)中測(cè)定被測(cè)工作電極的電勢(shì)，其特征是采用三電極測(cè)量系統(tǒng)，在電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)電解槽中的被測(cè)工作電極之間插上另外一根電勢(shì)穩(wěn)定的參比電極與待測(cè)電極組成測(cè)量電池，通過測(cè)定電解電極和參比電極之間的電勢(shì)差來間接測(cè)定被測(cè)工作電極的電勢(shì)。
2.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是污染土壤和地下水電動(dòng)力學(xué)修復(fù)裝置，將土壤區(qū)分為若干等分，在等分點(diǎn)以及兩端插入金屬Pt電極，并且將參比電極設(shè)置在陰極緊貼隔膜處，該裝置可通過測(cè)量Pt電極與參比甘汞電極間的電壓，以測(cè)量土壤中各點(diǎn)的電勢(shì)。
3.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是土壤電勢(shì)的測(cè)定方法，以甘汞電極作為參比電極，接電壓表負(fù)極，置于陽極區(qū)緊貼隔膜處；以Pt電極為測(cè)量電極，接電壓表正極，置相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)，用相對(duì)甘汞電極的電勢(shì)差表示某點(diǎn)的電勢(shì)。
4.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是當(dāng)改變電解電壓后，待測(cè)電極的電勢(shì)達(dá)穩(wěn)定后測(cè)得一個(gè)穩(wěn)定的電極電勢(shì)值。
5.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是選用飽和KCl甘汞電極為參比電極。
6.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是污染地下水陰極區(qū)溶液pH的加套管控制方法。
7.由權(quán)利要求6所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是在陰極加一既導(dǎo)電且防止溶液透過的套管。
8.由權(quán)利要求7所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是套管是一個(gè)底部是陶瓷砂芯的玻璃套管，
9.由權(quán)利要求1所述的電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，其特征是土壤電導(dǎo)率的測(cè)定，直接用電導(dǎo)電極直接測(cè)溶液電導(dǎo)率。
全文摘要
電動(dòng)修復(fù)污染土壤和地下水時(shí)的參數(shù)測(cè)控方法，在電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)中測(cè)定被測(cè)工作電極的電勢(shì)，采用三電極測(cè)量系統(tǒng)，在電動(dòng)修復(fù)系統(tǒng)電解槽中的被測(cè)工作電極之間插上另外一根電勢(shì)穩(wěn)定的參比電極與待測(cè)電極組成測(cè)量電池，通過測(cè)定電解電極和參比電極之間的電勢(shì)差來間接測(cè)定被測(cè)工作電極的電勢(shì)。且在污染土壤和地下水電動(dòng)力學(xué)修復(fù)裝置中，將土壤區(qū)分為若干等分，在等分點(diǎn)以及兩端插入金屬Pt電極，并且將參比電極設(shè)置在陰極緊貼隔膜處，該裝置可通過測(cè)量Pt電極與參比甘汞電極間的電壓，以測(cè)量土壤中各點(diǎn)的電勢(shì)。
文檔編號(hào)G01N27/26GK1869672SQ20061004001
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者畢樹平, 黃星發(fā), 陸小成, 徐泉, 鄭正 申請(qǐng)人:南京大學(xué)