CN105728456A - 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法 - Google Patents

一种提高污染土壤电动力修复效率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105728456A
CN105728456A CN201610297471.2A CN201610297471A CN105728456A CN 105728456 A CN105728456 A CN 105728456A CN 201610297471 A CN201610297471 A CN 201610297471A CN 105728456 A CN105728456 A CN 105728456A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
exchange resin
contaminated soil
ion exchange
electroremediation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610297471.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105728456B (zh
Inventor
史晓燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGXI ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Original Assignee
JIANGXI ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGXI ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES filed Critical JIANGXI ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Priority to CN201610297471.2A priority Critical patent/CN105728456B/zh
Publication of CN105728456A publication Critical patent/CN105728456A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105728456B publication Critical patent/CN105728456B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • B09C1/085—Reclamation of contaminated soil chemically electrochemically, e.g. by electrokinetics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明提供一种提高污染土壤电动力修复效率的方法。本发明通过在污染土壤中设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带，在直流电场的作用下上游的重金属离子富集在导电性拦截带中，导电性拦截带中的离子则迁移至离子交换树脂带中，进行离子交换，释放出氢离子H+，避免了高导电带中的阳离子进入下游的土壤，同时使下游的土壤得到酸化，离子交换带释放的H+有效抑制下游土壤pH值的升高，有利于下游土壤中重金属离子的溶解，并且提高了重金属污染物去除率。

Description

一种提高污染土壤电动力修复效率的方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种提高污染土壤电动力修复效率的方法。
背景技术
电动力修复是在被污染土壤的两端加上直流电极，实现去除污染物修复土壤的目的。基本机理是：土壤中水在电场的作用下发生电解反应，阳极产生氧气和氢离子，阴极产生氢气和氢氧根离子。阳极产生的H+在电场和浓度梯度的作用下，向土壤内部迁移和扩散，形成一个酸区。H+在迁移和扩散的过程中，解吸土壤吸附的重金属离子，并且与土壤中重金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐等沉淀物反应，使土壤中沉淀形式的重金属污染物转化为离子态(具有电荷)后，在电场的作用下，主要以离子迁移和电渗的方式朝阴极方向定向迁移，进入阴极附件的收集槽里，使得污染物和土壤分离达到去除的效果。与此相反，阴极在直流电的作用下，产生大量的OH-，形成一个碱区，并向阳极迁移。OH-在迁移过程中，与土壤中的金属阳离子发生沉淀反应，从而影响重金属污染物的去除效率。但是由于在相同条件下，H+的迁移速率高于OH-的迁移速率，所以正常的土壤修复实验显示重金属浓度在靠近阴极侧出现一个pH突变点。如果pH的突变发生在待处理土壤内部，则向阴极迁移的重金属离子会在土壤中沉淀下来，堵塞土壤孔隙而不利于迁移，严重影响污染物去除率。
土壤电动力修复中，目标重金属在电动力修复过程中在某一区域出现聚集，导致浓度升高，形成高浓度或相对高浓度带或点，称之为聚焦现象。聚焦现象产生的原因一般认为是由于重金属离子在迁移过程中与OH-离子或其他阴离子发生反应生成沉淀而逐渐富集，或是在离子浓度高的区域，土壤电压梯度小，当目标污染物离子迁移到该区域时，移动速率显著下降，造成局部富集。从土壤中目标重金属污染物浓度的角度看，聚焦带出现的位置与目标重金属污染物浓度的初始分布情况并无直接关系，这严重影响了土壤电动力修复的整体效果和电流效率，甚至可能导致整个土壤电动力修复工作失败。此外，聚焦带中目标重金属污染物的移动速度非常缓慢，远远低于在非聚焦带的移动速度，导致整个场地电动修复时间延长数倍、电耗也相应增加数倍。聚焦现象导致的实地修复效果、费用及时间的不稳定性是电动力土壤修复工程实际应用成败的主要原因之一。
申请号201110082498.7的中国专利公开了一种利用离子诱导电压阱捕集效应，在阴阳两极之间建造人工高电导土壤带以制造人工聚焦带，将上游的污染物截留在人工聚焦带内，下游的污染物仍然迁移进入电极工作液中去除，富集了污染物的人工聚焦带被挖掘出来采用异位法进行处理和处置。该方法虽然采用了人工聚焦去除重金属污染物，但是人工高电导性土壤增加了土壤中的离子含量，在修复过程中，这些离子大量进入下游待修复的土壤中，会使得人工高导电带下游土壤(高导电带释放出的离子，其迁移路径上的土壤)离子浓度升高，修复更加困难，此外，大量添加的离子引入到土壤中，将“淹没”土壤中的污染物离子，当外加电流不变时，使得作用于污染物离子上的有效电流量减少，修复效率下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高污染土壤电动力修复效率缩短修复时间的方法。本发明提供的方法可以有效提高土壤电动力修复效率并缩短修复时间。
本发明提供了一种提高污染土壤电动力修复效率的方法，包括以下步骤：
(1)在待修复的污染土壤两端设置阳极和阴极，构建电动力修复电极体系；
(2)在步骤(1)所述阳极和阴极之间设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带；所述导电性拦截带中包括浸有导电性溶液的土壤或海绵体；所述离子交换树脂交换带中包括氢型阳离子交换树脂；所述导电性拦截带和离子交换树脂交换带紧邻设置；所述导电性拦截带靠近阳极一侧；所述离子交换树脂交换带靠近阴极一侧；
(3)在所述阳极和阴极之间施加直流电压，进行污染土壤的电动力修复。
优选的，所述导电性溶液的电导率为污染土壤浸出液电导率的10～20倍。
优选的，所述导电性溶液的电导率为污染土壤浸出液电导率的12～18倍。
优选的，所述导电性溶液为醋酸钠、醋酸钠缓冲液、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、磷酸钾和硫酸钾中至少一种的水溶液。
优选的，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.5～2倍。
优选的，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.6～1.9倍。
优选的，所述导电性拦截带中还包括包裹土壤或海绵体的透水防腐耐磨材料。
优选的，所述离子交换树脂交换带中包括包裹氢型阳离子交换树脂的透水防腐耐磨材料。
优选的，所述污染土壤在电动力修复过程中的含水率不低于25％。
本发明通过在污染土壤中设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带，在直流电场的作用下上游的重金属离子富集在导电性拦截带中，导电性拦截带中的离子则迁移至离子交换树脂带中，进行离子交换，释放出氢离子H+，避免了高导电带中的阳离子进入下游的土壤，同时使下游的土壤得到酸化，离子交换带释放的H+有效抑制下游土壤pH值的升高，有利于下游土壤中重金属离子的溶解，克服了传统电动力修复技术存在的聚焦效应，并且提高了重金属污染物去除率。
附图说明
图1为本发明土壤电动力修复的结构示意图；
图2为本发明电动力修复初期的修复原理示意图；
图3为本发明电动力修复中期的修复原理示意图；
图中，1是污染的土壤；2是阳极；3是阳极池；4是阴极；5阴极池；6是高导电性拦截带；7离子交换树脂交换带；代表氢离子H+；代表土壤中非污染物阳离子；代表土壤中污染物阳离子；代表高导电性拦截带中的阳离子；代表离子交换树脂交换带内氢型阳离子交换树脂；代表离子交换带内树脂与高导电性拦截带中的阳离子发生了离子交换后失效状态；
图2和图3中，在阳离子迁移方向，离子交换树脂交换带7下游的污染土壤区域中的离子情况未画出，并不影响本发明的局部富集和酸释放基本原理的阐述。
具体实施方式
本发明提供了一种提高污染土壤电动力修复效率的方法，包括以下步骤：
(1)在待修复的污染土壤两端设置阳极和阴极，构建电动力修复电极体系；
(2)在步骤(1)所述阳极和阴极之间设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带；所述导电性拦截带中包括浸有导电性溶液的土壤或海绵体；所述离子交换树脂交换带中包括氢型阳离子交换树脂；所述导电性拦截带和离子交换树脂交换带紧邻设置；所述导电性拦截带靠近阳极一侧；所述离子交换树脂交换带靠近阴极一侧；
(3)在所述阳极和阴极之间施加直流电压，进行污染土壤的电动力修复。
本发明在待修复的污染土壤两端设置阳极和阴极，构建电动力修复电极体系。本发明对所述构建电动力修复电极体系的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的构建电动力修复电极体系的技术方案即可。在本发明中，所述电动力修复电极体系优选还包括在所述阳极周围设置的阳极池和在所述阴极周围设置的阴极池。本发明对所述阳极和阴极的材料没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的阳极和阴极即可。
本发明优选对污染土壤浸出液的电导率进行测定，作为导电性溶液的配制依据。
完成所述监测后，本发明在所述阳极和阴极之间设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带；所述导电性拦截带中包括浸有导电性溶液的土壤或海绵体；所述离子交换树脂交换带中包括氢型阳离子交换树脂。
本发明优选在所述污染土壤中挖出与导电性拦截带和离子交换树脂交换带大小相同的坑，使导电性拦截带和离子交换树脂交换带的外表面与坑内表面之间紧贴在一起。为了消除缝隙，本发明优选将坑底和坑壁修理平整，使用薄海绵作为垫层。在本发明中，所述土壤电动力修复的结构示意图如图1所示。
在本发明中，所述导电性溶液的电导率优选为污染土壤浸出液电导率的10～20倍，更优选为12～18倍。本发明对所述导电性溶液的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的导电性溶液即可。在本发明中，所述导电性溶液中的导电物质根据土壤中污染物修复对象的具体要求而变；当需要在下游的土壤中产生弱酸性土壤环境时，使用有机酸盐作为导电物质；当土壤中会形成氯化物沉淀时，不能选用可溶性氯化盐。在本发明中，所述导电性溶液优选为醋酸钠、醋酸钠缓冲液、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、磷酸钾和硫酸钾中至少一种的水溶液。
在本发明中，所述浸有导电性溶液的土壤或海绵体的浸润程度优选为饱和浸润。本发明对所述土壤和海绵体的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的土壤和海绵体即可。在本发明中，所述土壤优选为待修复土壤的原土。在本发明中，所述海绵体优选为聚乙烯醇型海绵体。
在本发明中，所述导电性拦截带中优选还包括包裹土壤或海绵体的透水防腐耐磨材料。本发明对所述透水防腐耐磨材料的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的透水防腐耐磨材料即可。在本发明中，所述透水防腐耐磨材料优选为土工布、无纺布或尼龙布。
本发明对所述氢型阳离子交换树脂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的产品即可。在本发明中，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量优选为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.5～2倍，更优选为1.6～1.9倍。在本发明中，所述离子交换树脂交换带中优选还包括包裹氢型阳离子交换树脂的透水防腐耐磨材料。本发明对所述透水防腐耐磨材料的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的透水防腐耐磨材料即可。在本发明中，所述透水防腐耐磨材料优选为土工布、无纺布或尼龙布。
完成所述导电性拦截带和离子交换树脂交换带的设置后，本发明在所述阳极和阴极之间施加直流电压，进行污染土壤的电动力修复。在本发明中，所述污染土壤在电动力修复过程中的含水率优选为不低于25％，更优选为40～50％。在本发明中，优选通过定期检查氢型阳离子交换树脂的的失效程度确定运行情况，当氢型阳离子交换树脂失效程度超过设定要求时，停止通电，将土壤电动力修复用局部强化装置从土壤中取出，换上新的土壤电动力修复用局部强化装置，继续进行电动力修复，直到达到修复目标值为止。本发明优选在阳极和阴极之间建造多个导电性拦截带和离子交换树脂交换带，进一步提高污染物去除效率并缩短电动修复时间。
在本发明中，所述电动力修复初期的修复原理示意图如图2所示。从图2中可以看出，局部富集和酸释放的初期，阳极电解产生大量的解吸出土壤中的均沿着直流电场方向发生迁移。在初期，高导电性拦截带6中的也会沿直流电场方向发生迁移从而进入离子交换树脂交换带7中，发生离子交换反应，为了避免与图3中的描述重复，此过程图2未画出，但并不影响本发明的局部富集和酸释放基本原理的阐述。
在本发明中，所述电动力修复中期的修复原理示意图如图3所示。从图3中可以看出，局部富集和酸释放的中期，迁移进入高导电性拦截带6中，同时也有等量电荷数的迁移进入离子交换树脂交换带7，与发生离子交换反应，生成同时向下游释放出等量电荷数的
由图2、图3可以看出，当电动力修复的电流一定时，单位时间内迁移的电荷数也一定，如果非污染物阳离子含量过高，则发生迁移的主要是非污染物阳离子导致污染物阳离子迁移缓慢，电动力修复效率下降，因此实际修复过程中，应尽量避免将大量的外部离子引入到土壤中；同理，当污染物迁移到高导电性拦截带6中时，由于大量阳离子是导致污染物阳离子迁移缓慢，进而发生局部富集；当(少量的也会从高导电性拦截带6中泄露出来)进入离子交换树脂交换带7，与发生离子交换反应，从而释放出即发生酸释放，就效果而言，离子交换树脂交换带类似于在土壤中又植入了一个阳极，阳极发生电解反应产生酸。
在本发明中，优选对富集了重金属的土壤或海绵体以及失效的离子交换树脂进行再生处理，重复利用；或者另行处理。本发明对所述再生处理的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的再生处理的方法即可。在本发明中，所述再生处理优选为通过淋洗去除污染物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高污染土壤电动力修复效率的方法，包括以下步骤：
(1)在待修复的污染土壤两端设置阳极和阴极，构建电动力修复电极体系；
(2)在步骤(1)所述阳极和阴极之间设置导电性拦截带和离子交换树脂交换带；所述导电性拦截带中包括浸有导电性溶液的土壤或海绵体；所述离子交换树脂交换带中包括氢型阳离子交换树脂；所述导电性拦截带和离子交换树脂交换带紧邻设置；所述导电性拦截带靠近阳极一侧；所述离子交换树脂交换带靠近阴极一侧；
(3)在所述阳极和阴极之间施加直流电压，进行污染土壤的电动力修复。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电性溶液的电导率为污染土壤浸出液电导率的10～20倍。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导电性溶液的电导率为污染土壤浸出液电导率的12～18倍。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导电性溶液为醋酸钠、醋酸钠缓冲液、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、磷酸钾和硫酸钾中至少一种的水溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.5～2倍。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.6～1.9倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电性拦截带中还包括包裹土壤或海绵体的透水防腐耐磨材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子交换树脂交换带中包括包裹氢型阳离子交换树脂的透水防腐耐磨材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述污染土壤在电动力修复过程中的含水率不低于25％。
CN201610297471.2A 2016-05-06 2016-05-06 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法 Active CN105728456B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610297471.2A CN105728456B (zh) 2016-05-06 2016-05-06 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610297471.2A CN105728456B (zh) 2016-05-06 2016-05-06 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105728456A true CN105728456A (zh) 2016-07-06
CN105728456B CN105728456B (zh) 2019-03-22

Family

ID=56288171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610297471.2A Active CN105728456B (zh) 2016-05-06 2016-05-06 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105728456B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106583025A (zh) * 2017-01-10 2017-04-26 昆明理工大学 一种电动与沉淀联合修复尾矿重金属污染物的方法
CN108296280A (zh) * 2018-02-05 2018-07-20 广东威特宝土壤修复科研中心有限公司 土壤修复方法及系统和土壤中重金属固形化的方法
CN109848201A (zh) * 2019-01-14 2019-06-07 同济大学 一种电动力驱动及电热活化氧化/还原修复方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1695834A (zh) * 2005-06-09 2005-11-16 上海交通大学 重金属污染土壤的电动力学修复方法
CN101786099A (zh) * 2010-02-03 2010-07-28 河南科技大学 一种去除土壤中氟污染物的电动力学方法
CN102225428A (zh) * 2011-04-01 2011-10-26 重庆大学 利用人工聚焦提高污染土壤及地下水电动修复效率的方法
CN102284474A (zh) * 2011-05-16 2011-12-21 重庆大学 利用电能修复污染土壤和处理固体废物的方法及装置
CN104959377A (zh) * 2015-07-27 2015-10-07 福建师范大学 一种应用双极膜技术去除土壤中铬的电解槽

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1695834A (zh) * 2005-06-09 2005-11-16 上海交通大学 重金属污染土壤的电动力学修复方法
CN101786099A (zh) * 2010-02-03 2010-07-28 河南科技大学 一种去除土壤中氟污染物的电动力学方法
CN102225428A (zh) * 2011-04-01 2011-10-26 重庆大学 利用人工聚焦提高污染土壤及地下水电动修复效率的方法
CN102284474A (zh) * 2011-05-16 2011-12-21 重庆大学 利用电能修复污染土壤和处理固体废物的方法及装置
CN104959377A (zh) * 2015-07-27 2015-10-07 福建师范大学 一种应用双极膜技术去除土壤中铬的电解槽

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DARMAWAN等: "Effect of clay mineralogy on the feasibility of electrokinetic soil decontamination technology", 《APPLIED CLAY SCIENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106583025A (zh) * 2017-01-10 2017-04-26 昆明理工大学 一种电动与沉淀联合修复尾矿重金属污染物的方法
CN108296280A (zh) * 2018-02-05 2018-07-20 广东威特宝土壤修复科研中心有限公司 土壤修复方法及系统和土壤中重金属固形化的方法
CN109848201A (zh) * 2019-01-14 2019-06-07 同济大学 一种电动力驱动及电热活化氧化/还原修复方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105728456B (zh) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104368596B (zh) 基于塑料电极的电动修复重金属污染土壤的原位处理方法
CN102070288B (zh) 一种用于修复重金属污染淤泥的装置及方法
CN1695834A (zh) 重金属污染土壤的电动力学修复方法
CN103920705B (zh) 一种全方位联合技术修复铀污染土壤的装置和方法
CN106623386B (zh) 一种重金属污染土壤的电动修复立式装置
CN106424117A (zh) 铜盐强化阴极电动修复重金属污染土壤装置
CN210059318U (zh) 利用离子膜强化电动-络合修复重金属污染土壤的装置
CN207325582U (zh) 一种基于太阳能的电动力土壤修复系统
CN104909526B (zh) 利用电动力学法去除污泥中重金属暨同步深度脱水装置
CN105728456A (zh) 一种提高污染土壤电动力修复效率的方法
CN110142290A (zh) 一种重金属污染土壤电动修复装置及方法
CN206316141U (zh) 一种电动修复重金属污染土壤的处理装置
CN107282623A (zh) 一种有机污染土壤的离子膜强化电动‑氧化修复方法
CN106734176A (zh) 土壤/固体废物污染环保修复系统以及修复方法
CN103736718A (zh) 重金属污染土壤的电动修复方法及其装置
CN106424107A (zh) 纳米零价铁镍淋洗电动力学修复铬渣堆放地的装置
CN210632630U (zh) 一种重金属污染土壤电动修复装置
CN106904799A (zh) 一种电动修复强化装置及利用该装置去除污泥中重金属的方法
CN102225428B (zh) 利用人工聚焦提高污染土壤及地下水电动修复效率的方法
CN109354268A (zh) 一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法
KR100406766B1 (ko) 동전기를 이용한 토양정화방법
CN102921715A (zh) 三维多孔碳电极电动修复苯酚污染土壤的方法及装置
CN107335683B (zh) 重金属污染土壤的电动修复系统及控制方法
CN105642664A (zh) 一种增强型电动力原位土壤修复装置及方法
KR100767339B1 (ko) 동전기를 이용한 불소 오염된 토양의 정화방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant