CN104492796A - 一种电动修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤修复领域，公开了一种电动修复重金属污染土壤的方法，所述的方法步骤包括如下：配置模拟重金属污染的土壤备用；自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，反应槽之间有含分子筛的渗透性反应墙PRB，此外还包括阴/阳极室盛装阴/阳极电极和阴/阳极工作液，以及直流稳压供电电源；再将污染土壤装填于自制电动试验装置中；运行电动试验，一周后取其土壤进行重金属分析测试。
Description
技术领域
本发明属于环境技术领域，涉及一种污染土壤的修复技术，具体涉及一种电动修复重金属污染土壤的方法。
背景技术
随着我国工农业生产的发展，土壤污染事故层出不穷，针对污染土壤的治理，人们开发了多种修复技术，如化学淋洗修复、植物修复、微生物修复等，而新近发展的“绿色”修复技术——电动修复，非常适用于低渗透性的土壤修复，显示出了巨大的应用前景。
电动修复技术是从 1980 年代末开始应用于治理受污染土壤的一种技术。电动修复技术常又被称为土壤电化学污染治理技术、电动力土壤技术和电修复技术。电动修复技术是一种原位修复技术，不仅对土壤和地下水中的重金属处理较为彻底而且费用较低，因此电动修复技术是一种经济可行的技术。目前，英国、美国等国家不仅对电动修复技术作了大量的基础性研究，而且已有成功应用于实际土壤中重金属等污染的治理实例，然而国内对于电动修复污染土壤的应用较少。
发明内容
要解决的技术问题：为了加速电动修复方法在国内污染土壤的应用，发明了一种电动修复重金属污染土壤的方法。
技术方案：为了实现本发明的上述目的，本发明公开了，所述的方法的步骤包括如下：
（1）配置模拟重金属污染的土壤备用。
（2）自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，反应槽之间有含分子筛的渗透性反应墙PRB，阴/阳极室包括阴/阳极电极和阴/阳极工作液以及直流稳压供电电源。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，收集运行后的阴极液、阳极液以及土壤并进行重金属分析测试。
优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，步骤（1）所述的重金属污染土壤为铅、镉、砷及铬中至少一种。
优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，步骤（2）所述的阴/阳极电极均为石墨电极。
优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，步骤（2）所述的阴极工作液为添加了酸和氧化剂的水溶液。
优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，步骤（2）所述的酸为硝酸、柠檬酸、磷酸或草酸中的一种。
进一步，优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，所述的氧化剂为双氧水和二氧化锰中的一种。
优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，步骤（2）所述的含分子筛的渗透性反应墙PRB主要存在于阴极室与土壤室之间。
进一步，优选的，所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，所述的所述的渗透性反应墙PRB除了含有分子筛，还含有炉渣和铁渣。
有益效果：本发明提供一种电动修复重金属污染土壤的方法，该方法操作简便，不会造成二次污染，处理土壤中重金属的周期短，且对重金属的去除率高，可达到85.3%以上，具有良好的应用价值，非常适用于商业化广泛使用。
附图说明
图1为自制电动修复土壤装置的示意简图。
自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，从左到右依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，阴极室与土壤室之间有渗透性反应墙PRB，阴/阳极室盛装了足量的阴/阳极电极和阴/阳极工作液，以及直流稳压供电电源。
具体实施方式
下面对本发明实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
下述实施例中所述的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可通过商业渠道获得。
以下为模拟重金属污染土壤的电动修复的试验方法：
实施例1
（1）配置模拟重金属污染的土壤：配置含铅的重金属溶液，将重金属溶液加入商业高岭土中，搅拌均匀，静置备用；
（2）自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，其中阴/阳电极均为石墨电极；土壤室与电极室之间预先加入滤纸，再用350目的滤网支撑滤纸，以防土壤颗粒污染电极室；将炉渣、铁渣和分子筛混合并制备成渗透性反应墙PRB，并放置于阴极室与土壤室之间；注入阴阳极室工作液：阴极工作液为含双氧水的柠檬酸水溶液，阳极工作液为水溶液。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，运行一周后，收集运行后的土壤并分别进行“井”字划分区域的重金属含量分析，取其平均值。
实施例2
（1）配置模拟重金属污染的土壤：配置含铅镉的二种重金属溶液，将重金属溶液加入商业高岭土中，搅拌均匀，静置备用；
（2）自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，其中阴/阳电极均为石墨电极；土壤室与电极室之间预先加入滤纸，再用350目的滤网支撑滤纸，以防土壤颗粒污染电极室；将炉渣、铁渣和分子筛混合并制备成渗透性反应墙PRB，并放置于阴极室与土壤室之间；注入阴阳极室工作液：阴极工作液为含二氧化锰的草酸水溶液，阳极工作液为水溶液。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，运行一周后，收集运行后的土壤并分别进行“井”字划分区域的重金属含量分析，取其平均值。
实施例3
（1）配置模拟重金属污染的土壤：配置含铅镉砷三种重金属溶液，将重金属溶液加入商业高岭土中，搅拌均匀，静置备用；
（2）自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，其中阴/阳电极均为石墨电极；土壤室与电极室之间预先加入滤纸，再用350目的滤网支撑滤纸，以防土壤颗粒污染电极室；将炉渣、铁渣和分子筛混合并制备成渗透性反应墙PRB，并放置于阴极室与土壤室之间；注入阴阳极室工作液：阴极工作液为含双氧水的磷酸水溶液，阳极工作液为水溶液。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，运行一周后，收集运行后的土壤并分别进行“井”字划分区域的重金属含量分析，取其平均值。
实施例4
（1）配置模拟重金属污染的土壤：配置含铅镉砷铬四种重金属溶液，将重金属溶液加入商业高岭土中，搅拌均匀，静置备用；
（2）自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，其中阴/阳电极均为石墨电极；土壤室与电极室之间预先加入滤纸，再用350目的滤网支撑滤纸，以防土壤颗粒污染电极室；将炉渣、铁渣和分子筛混合并制备成渗透性反应墙PRB，并放置于阴极室与土壤室之间；注入阴阳极室工作液：阴极工作液为含二氧化锰的硝酸水溶液，阳极工作液为水溶液。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，运行一周后，收集运行后的土壤并分别进行“井”字划分区域的重金属含量分析，取其平均值。
对比实施例
将反应槽由5个简少为3个，且保证反应室变化前后的空间体积及溶液体积均不变，在渗透性反应墙PRB中不添加分子筛成份，其他条件均保持不变，作为对比进行试验：
（1）配置模拟重金属污染的土壤：配置含铅镉二种重金属溶液，将重金属溶液加入商业高岭土中，搅拌均匀，静置备用；
（2）自制电动试验装置：主要包括3个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、，其中阴/阳电极均为石墨电极；土壤室与电极室之间预先加入滤纸，再用350目的滤网支撑滤纸，以防土壤颗粒污染电极室；将不含分子筛的炉渣和铁渣混合并制备成渗透性反应墙PRB，并放置于阴极室与土壤室之间；注入阴阳极室工作液：阴极工作液为含二氧化锰的草酸水溶液，阳极工作液为水溶液。
（3）将污染土壤装填于自制电动试验装置中；开启电源运行电动试验装置，运行一周后，收集运行后的土壤并分别进行“井”字划分区域的重金属含量分析，取其平均值。
测试结果与分析：
表一 各实例中测试的结果与分析
通过表一可知，对比实施例采用三槽反应且不适用分子筛的方法，其重金属的去除率仅为49.2%及67.4%；而通过五槽-分子筛电动修复方法对土壤中重金属铅、镉、砷以及铬的均有良好的去除，重金属去除率高达85.3%-93.7%，具有良好的商业应用价值。
Claims (8)
1. 一种电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于所述的方法步骤包括如下：配置模拟重金属污染的土壤备用；自制电动试验装置：主要包括5个反应槽，依次顺序为：阳极室、土壤室、阴极室、土壤室及阳极室，反应槽之间有含分子筛的渗透性反应墙PRB，此外还包括阴/阳极室盛装阴/阳极电极和阴/阳极工作液，以及直流稳压供电电源；再将污染土壤装填于自制电动试验装置中；运行电动试验，一周后取其土壤进行重金属分析测试。
2.根据权利要求1所述的一种电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述的重金属污染土壤为铅、镉、砷及铬中至少一种。
3.根据权利要求1所述自制电动试验装置，其特征在于：所述的阴/阳极电极均为石墨电极。
4.根据权利要求1所述自制电动试验装置，其特征在于：所述的阴极工作液为添加了酸和氧化剂的水溶液。
5.根据权利要求4所述的阴极工作液，其特征在于：所述的酸为硝酸、柠檬酸、磷酸或草酸中的一种。
6.根据权利要求4所述的阴极工作液，其特征在于：所述的氧化剂为双氧水和二氧化锰中的一种。
7.根据权利要求1所述的反应槽之间有含分子筛的渗透性反应墙PRB，其特征在于：所述的渗透性反应墙PRB主要存在于阴极室与土壤室之间。
8.根据权利要求7所述含有分子筛的渗透性反应墙PRB，其特征在于：所述的渗透性反应墙PRB除了含有分子筛，还含有炉渣和铁渣。
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