專利名稱：一種修復(fù)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(fù)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(fù)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(zhǎng)期性和不可逆性，使得土壤肥力不斷退化， 導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)降低，并對(duì)人類的生命和健康間接的造成潛在的危害。近年來(lái)隨著 冶煉、印染、電子等行業(yè)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外場(chǎng)地污染事件頻繁發(fā)生，對(duì)人們生活、生態(tài)環(huán)境 及社會(huì)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，因此對(duì)重金屬污染場(chǎng)地的修復(fù)非常必要。重金屬污染土壤修復(fù)主要分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。相比工程浩大的 物理修復(fù)方法和耗時(shí)、處理率低的生物修復(fù)法，化學(xué)修復(fù)法具有快速、高效等優(yōu)點(diǎn)，而化學(xué) 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(fù)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(jiǎn)單等 優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的原位萃取技術(shù)一般是通過(guò)將萃取劑原位灌注實(shí)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(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。工業(yè)上，利用超聲波進(jìn)行清洗、干燥、殺菌、霧化等，是一種非常成熟且廣泛應(yīng)用的 技術(shù)。近些年，超聲波技術(shù)應(yīng)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(guò) 壓電換能器產(chǎn)生的快速機(jī)械振動(dòng)波來(lái)減少目標(biāo)萃取物與樣品基體之間的作用力從而實(shí)現(xiàn) 固-液萃取。超聲波可以加速介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并能在液體介質(zhì)中傳播產(chǎn)生特殊的“空化效 應(yīng)”，即不斷產(chǎn)生無(wú)數(shù)內(nèi)部壓力達(dá)到上千個(gè)大氣壓的微氣穴并不斷“爆破”產(chǎn)生微觀上的強(qiáng) 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(shí)驗(yàn)室研究，仍未見(jiàn)應(yīng) 用于重金屬污染土壤的原位萃取修復(fù)相關(guān)報(bào)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(qiáng)化萃取，適 用于修復(fù)重金屬污染土壤的原位萃取工藝。為實(shí)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(chǔ)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(guò)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(jìn)行快速萃取，萃取后溶液通過(guò)抽出井抽取收集至萃取劑再生池進(jìn)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(dāng)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(shí)地情況來(lái) 確定噴灌設(shè)備、注入井、抽出井、換能器振子盒的個(gè)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(lái)進(jìn)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(jìn)行再生處理， 經(jīng)再生后的萃取劑可回流至萃取液儲(chǔ)罐進(jìn)行重復(fù)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(xué)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(dòng)均化有利于均勻萃??；(2)萃取劑可重復(fù)利用，降低成本；(3)具有廣譜性。超聲波萃取與溶劑和目標(biāo)萃取物的性質(zhì)(如極性)無(wú)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(qiáng)；(4)縮短萃取時(shí)間，降低能耗。傳統(tǒng)化學(xué)萃取所需的時(shí)間達(dá)幾十小時(shí)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(jiǎn)單易行。本發(fā)明無(wú)需高溫，在常壓下萃取即可。


圖1為一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲波原位萃取工藝示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)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(chǔ)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(shí)施例方式結(jié)合圖1具體說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式如下配制好的萃取劑貯存于萃取劑儲(chǔ)罐(5) 中，通過(guò)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(kāi)啟超聲波發(fā)生器 (3)并調(diào)節(jié)功率，通過(guò)換能器振子盒(4)向土壤發(fā)射超聲波進(jìn)行超聲波萃取，萃取一定時(shí)間 后，在抽水泵(10)作用下，萃取液從抽出井(6)中抽提出來(lái)運(yùn)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(jìn)行萃取劑與重金屬的分離，再生后的萃取 劑流入萃取劑儲(chǔ)罐(5)中重復(fù)利用。
權(quán)利要求
一種修復(fù)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(chǔ)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(guò)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(duì)土壤中的重金屬進(jìn)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(jìn)行再生處理，再生后的萃取劑又回流至萃取液儲(chǔ)罐(5)重復(fù)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)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(dāng)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(fù)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(shí)際情況調(diào)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)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(lái)進(jìn)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(fù)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(jìn)行再生處理，經(jīng)再生后的萃取劑可回流 至萃取液儲(chǔ)罐進(jìn)行重復(fù)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(qiáng)化原位萃取工藝。萃取劑通過(guò)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(jìn)行快速萃取，萃取后溶液通過(guò)抽出井抽取收集至萃取劑再生池進(jìn)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(shí)間短、萃取劑可再生使用，可經(jīng)濟(jì)有效地對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行原位萃取修復(fù)。
文檔編號(hào)B09C1/02GK101879519SQ201010002278
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:王鶴立