專利名稱：一種電動力學(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)：
電動力學(xué)是對土壤及地下水環(huán)境進行修復(fù)的一種綠色修復(fù)新技術(shù)，可以用來清除一些有機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、適于自動化控制、運行費用低等特點。在電動修復(fù)過程中，金屬和帶電荷的離子在電場的作用下發(fā)生定向遷移，然后在設(shè)定的處理區(qū)進行集中處理。傳統(tǒng)電動修復(fù)工藝通常需要兩個液體循環(huán)系統(tǒng) 一個用于陰極，一個用于陽極。從儲罐中泵抽液體通過與電極室連接的導(dǎo)管并且從電極室返回儲存罐中，通過控制從儲罐送入循環(huán)液體的酸或堿流來控制陰極或陽極的PH。常用的措施還包括設(shè)置緩沖溶液區(qū)和在電極周圍設(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，運行費用較高，操作復(fù)雜。另外，在土壤電動修復(fù)過程中，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，會導(dǎo)致電遷移和電滲流作用都很小，污染物去除效率很低，為達到處理效果， 通常需要延長處理時間和增加電壓等。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，價格低廉，但機械強度差。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。上述土壤電動修復(fù)過程中復(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題的存在嚴重制約了該技術(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，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，但沒有應(yīng)用于污染土壤修復(fù)的報道。

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)問題提出的一種電動力學(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電極，正負電極均為碳纖維制成，在正負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)，對電極進行周期性極性陰陽切換，重金屬依靠電動遷移作用在土壤中運動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)點和積極效果是首先，通過滴灌向污染土壤補充外水，水分緩慢均勻地滲入土壤，對土壤結(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力學(xué)強化修復(fù)過程中需要的循環(huán)水，水中添加的電解液、緩沖液或絡(luò)合劑進一步促進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，能保證電動修復(fù)過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向土壤中擴散，不會產(chǎn)生沉淀和堵塞孔隙，土壤空隙水可以在電場作用下在土體中反復(fù)運移，電遷移保持在較高水平，同時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。


為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下圖1是實現(xiàn)本發(fā)明實施例的處理系統(tǒng)示意圖。圖中:1、陽極；2、陰極；3、吸附劑；4、污染土壤；5、滴灌設(shè)備；6、電源
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下實施例1如圖1所示，電解槽為敞開有機玻璃容器且水平放置，1、2分別為碳纖維制成陽極、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、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，陰陽極切換周期為3h，系統(tǒng)連續(xù)運行12天。污染土壤修復(fù)前后中重金屬含量見表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實施例2如圖1所示，電解槽為敞開有機玻璃容器且水平放置，1、2分別為碳纖維制成陽極、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、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，陰陽極切換周期為12h，系統(tǒng)連續(xù)運行12天。污染土
壤修復(fù)前后中重金屬含量見表1。
表2實施例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電極，該方法是在重金屬污染土壤兩端安裝正負電極，在正負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，對電極進行周期性極性陰陽切換，重金屬依靠電動遷移作用運動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)明公開了一種電動力學(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電極，正負電極均為碳纖維制成，在正負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，對電極進行周期性極性陰陽切換，重金屬依靠電動遷移作用運動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)用到污染土壤電動修復(fù)中，取消傳統(tǒng)電動力學(xué)修復(fù)中復(fù)雜的陽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)簡單、方便操作、實用有效等優(yōu)點。
文檔編號B09C1/00GK102500610SQ20121000096
公開日2012年6月20日 申請日期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 申請人:大恩(天津)環(huán)境技術(shù)研發(fā)有限公司, 天津壹生環(huán)保科技有限公司