CN105598150A - 一种电极系统及电动力土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电极系统及电动力土壤修复方法。所述电极系统包括：至少一对柔性阳极和柔性阴极，用于在所述柔性阴极和所述柔性阳极之间形成电场时，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集，以修复所述电场区域内的土壤。本发明电极系统中柔性阳极和柔性阴极具有柔软可弯曲的特性，柔性阳极和柔性阴极与环境贴合度高，可与土壤或放置柔性阳极和柔性阴极的电极槽承受相同的外力形变，从而大大减小柔性电极与土壤或电极槽之间的间隙和接触电阻，有利于土壤中离子的迁移，从而减少电能损耗。

Description

一种电极系统及电动力土壤修复方法

技术领域

本发明涉及受污染土壤的电动力修复技术领域，具体涉及一种电极系统及电动力土壤修复方法。

背景技术

电动力土壤修复法的基本原理是在污染土壤区域插入电极，施加直流电后形成电场，土壤中的污染物在直流电场作用下定向迁移，富集在电极区域。

传统的电动力土壤修复系统主要包括：提供直流电压的电源，阴、阳极电解池和阴、阳电极等。电解池通常设有气体出口，用来分别导出阴、阳两极产生的氢气和氧气。但是在传统的电动力土壤修复方法中，电极体系中的电场分布不易控制，电压梯度不均，电流利率较低，致使污染物整体去除效果差，电能损耗大，修复效率低。

此外，插入式的电极布置方法对于土壤修复能量利用率较低。当受污染的土壤需要进行原位修复时，传统的电动力土壤修复方法施工量大。

发明内容

本发明的目的是提供一种电极系统，可有效降低能量损耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电极系统，设置在待修复的土壤中，所述电极系统包括：至少一对柔性阳极和柔性阴极，用于在所述柔性阴极和所述柔性阳极之间形成电场时，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集，以修复所述电场区域内的土壤。

可选的，所述柔性阳极与所述柔性阴极保持平行、水平设置在所述待修复的土壤中。

可选的，当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，所述电极系统还包括：电极棒，设置在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处，且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。

可选的，所述柔性阳极包括导电基底层、包覆所述导电基底层的焦炭层、包覆所述焦炭层的编织层以及包覆所述编织层的保护层。

可选的，所述导电基底层包括基底导线、包覆所述基底导线的导电聚合物；或者

所述导电基底层包括基底导线、与所述基底导线连接的钛基贵金属氧化物。

可选的，所述柔性阴极包括：至少一根柔性石墨线，以及包覆所述柔性石墨线的柔性石墨网。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明电极系统中柔性阳极和柔性阴极具有柔软可弯曲的特性，柔性阳极和柔性阴极与环境贴合度高，可与土壤或放置柔性阳极和柔性阴极的电极槽承受相同的外力形变，从而大大减小柔性电极与土壤或电极槽之间的间隙和接触电阻，有利于土壤中离子的迁移，从而减少电能损耗。同时本发明电极系统的电极布置地形适应性广，可以根据实际地形条件灵活选择施工方式，降低施工成本。此外，由于柔性阳极和柔性阴极均具有可靠的耐腐蚀性，在酸、碱、盐等土壤条件下的耐蚀性能远优于普通金属材料，且力学结构稳定，便于运输及施工。

本发明的另一目的是提供一种电动力土壤修复方法，可有效降低能量损耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电动力土壤修复方法，所述电动力土壤修复方法包括：

将上述电极系统设置在待修复的土壤中；

提供电源装置，使所述电极系统的柔性阳极和柔性阴极之间形成电场，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集。

可选的，所述电动力土壤修复方法还包括：去除柔性阴极区域富集的污染物。

可选的，当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，所述电动力土壤修复方法还包括：

在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处电极棒，所述电极棒且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。

可选的，所述待修复土壤包括：受重金属和/或有机物污染的土壤。

相对于现有技术，本发明电动力土壤修复方法与上述电极系统的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电极系统的结构示意图；

图2为本发明电极系统中柔性阳极的一结构实施例；

图3为本发明电极系统中柔性阳极的另一结构实施例；

图4为本发明电极系统中柔性阴极的一结构实施例；

图5为本发明电动力土壤修复方法的流程图。

符号说明

柔性阳极1基底导线11

导电聚合物12钛基贵金属氧化物13

焦炭层14编织层15

保护层16柔性阴极2

柔性石墨线21柔性石墨网22

导线3电源装置4

待修复土壤5第一修复区51

第二修复区52第三修复区53

第四修复区54。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种电极系统，其中电极系统中的柔性阳极和柔性阴极具有柔软可弯曲的特性，柔性阳极和柔性阴极与环境贴合度高，可与土壤或放置柔性阳极和柔性阴极的电极槽承受相同的外力形变，从而大大减小柔性电极与土壤或电极槽之间的间隙和接触电阻，有利于土壤中离子的迁移，从而减少电能损耗。同时本发明电极系统的电极布置地形适应性广，可以根据实际地形条件灵活选择施工方式，降低施工成本。此外，由于柔性阳极和柔性阴极均具有可靠的耐腐蚀性，在酸、碱、盐等土壤条件下的耐蚀性能远优于普通金属材料，且力学结构稳定，便于运输及施工。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明电极系统设置在待修复的土壤中，用于对土壤进行修复。如图1所示，本发明电极系统包括：至少一对柔性阳极1和柔性阴极2，用于在所述柔性阴极1和所述柔性阳极2之间形成电场时，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极2区域富集，以修复所述电场区域内的土壤。

当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，所述电极系统还包括：电极棒，设置在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处，且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。即，当多对柔性电极(柔性阴极和柔性阳极的统称)环绕设置中，在中心位置处设置电极棒，当最里圈的柔性电极的极性为阴极时，所述电极棒的极性为阳极；当最里圈的柔性电极的极性为阳极时，所述电极棒的极性为阴极。

如图1所示，各所述柔性阳极1和柔性阴极2为环形的闭合曲线，用于处理环形电场内(图1中箭头表示电场方向)的待修复土壤，但不并以此为限。所述柔性阳极和柔性阴极的形状根据实际待修复土壤区域的形状进行设定。

当本发明电极系统中间隔环绕设置至少N对柔性阳极和柔性阴极时，在各对所述柔性阳极和所述柔性阴极分别与电源装置连接后形成N+1个电场，其中N≥2。如图1所示，本实施例中，共设置有两对柔性阳极和柔性阴极，则形成的电场为3个。其中，所述电源装置一般为直流电源。

为获得均匀的直流电场，所述柔性阳极1与柔性阴极2保持平行、水平设置在所述待修复的土壤中，从而可有效控制电极体系中的电场的分布，使得电压梯度均匀、电流密度大，以提高电流利率低，降低电流漏失。进一步，所述柔性阳极1和所述柔性阴极2间隔环绕设置。

所述柔性阳极1呈缆绳状，易弯曲。其中，所述柔性阳极1包括导电基底层、包覆所述导电基底层的焦炭层14、包覆所述焦炭层14的编织层15以及包覆所述编织层15的保护层16。其中，所述编织层15由耐磨材料制成，所述保护层16可为耐酸碱织层或者纤维护套。所述导电基底层包括基底导线11、包覆所述基底导线11的导电聚合物12(如图2所示)，从而使形成基于导电聚合物的柔性阳极；或者，所述导电基底层包括基底导线11，所述基底导线11连接的贵金属氧涂层钛13(如图3所示)，从而形成基于钛基贵金属氧化物(MMO/Ti)的柔性阳极，排流密度大，寿命长。

所述柔性阴极2由柔性石墨(又称膨胀石墨)材料制成，柔软且富有弹性。所述柔性阴极2呈缆绳状，易弯曲。其中，所述柔性阴极2包括至少一根柔性石墨线21，以及包覆所述柔性石墨线21的柔性石墨网22(如图4所示)。

本发明电极系统利用柔性阳极和柔性阴极的柔软可弯曲的特性，可以根据实际地形条件灵活选择施工方式，降低施工成本。柔性阳极和柔性阴极与环境贴合度高，可与土壤或放置柔性阳极和柔性阴极的电极槽承受相同的外力形变，从而大大减小两者的间隙和接触电阻，有利于土壤中离子的迁移，从而减少电能损耗。

如图5所示，本发明电动力土壤修复方法包括：

步骤510：将所述电极系统设置在待修复的土壤中。

步骤520：提供电源装置，使所述电极系统的柔性阳极和柔性阴极之间形成电场，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集。

步骤530：去除所述柔性阴极上富集的污染物。

其中，当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，本发明电动力土壤修复方法还包括：

在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处电极棒，所述电极棒且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。以图1为例，所述电极系统设置了2对柔性阳极1和柔性阴极2，在各对柔性阳极1和柔性阴极2均与所述电源装置4连接后，形成三个电场、三个修复区域(第一修复区51、第二修复区52和第三修复区53)。在各所述柔性阳极1和柔性阴极2的中心位置处设置一个阳极电极棒，在第四修复区54的区域范围内也形成一个电场，以处理所述第四修复区54的待修复土壤，从而能够实现对全部待修复土壤的处理，提高修复效果。

其中，所述待修复土壤包括：受重金属和/或有机物污染的土壤，但并不以此为限。

步骤530中，所述去除所述柔性阴极上富集的污染物包括电镀、沉淀、共沉淀、抽出、离子交换树脂中至少一者。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电极系统，设置在待修复的土壤中，其特征在于，所述电极系统包括：

至少一对柔性阳极和柔性阴极，用于在所述柔性阴极和所述柔性阳极之间形成电场时，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集，以修复所述电场区域内的土壤。

2.根据权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述柔性阳极与所述柔性阴极保持平行、水平设置在所述待修复的土壤中。

3.根据权利要求1所述的电极系统，其特征在于，当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，所述电极系统还包括：

电极棒，设置在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处，且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电极系统，其特征在于，所述柔性阳极包括导电基底层、包覆所述导电基底层的焦炭层、包覆所述焦炭层的编织层以及包覆所述编织层的保护层。

5.根据权利要求4所述的电极系统，其特征在于，所述导电基底层包括基底导线、包覆所述基底导线的导电聚合物；或者

所述导电基底层包括基底导线、与所述基底导线连接的钛基贵金属氧化物。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电极系统，其特征在于，所述柔性阴极包括：至少一根柔性石墨线，以及包覆所述柔性石墨线的柔性石墨网。

7.一种电动力土壤修复方法，其特征在于，所述电动力土壤修复方法包括：

将根据权利要求1-6中任一项所述的电极系统设置在待修复的土壤中；

提供电源装置，使所述电极系统的柔性阳极和柔性阴极之间形成电场，所述待修复的土壤中的污染物在所述柔性阴极区域富集。

8.将根据权利要求7所述的电动力土壤修复方法，其特征在于，所述电动力土壤修复方法还包括：

去除柔性阴极区域富集的污染物。

9.将根据权利要求7所述的电动力土壤修复方法，其特征在于，

当各所述柔性阳极和所述柔性阴极为环形曲线时，所述电动力土壤修复方法还包括：

在各所述柔性阳极和所述柔性阴极的中心位置处电极棒，所述电极棒且与相邻的柔性阳极或/柔性阴极的极性相反，以在中心区域形成电场。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的电动力土壤修复方法，其特征在于，所述待修复土壤包括：受重金属和/或有机物污染的土壤。