CN106180173A - 一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统 - Google Patents

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豆俊峰
洪晓曦
袁静
郑现明
丁爱中
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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Abstract

本发明公开了用于放射性污染土壤治理的植物修复系统。该植物修复系统由反应器支架、植物修复反应器、复合污染土壤、湿度传感器、超累积植物、单片机、电源、喷水装置、阀门、水槽组成。植物修复反应器内装填复合污染土壤，湿度传感器插入到复合污染土壤中，单片机的两头分别与湿度传感器和电源相连，电源的另一端连接阀门，阀门的两头分别与喷水装置和水槽相连。复合污染土壤由土壤调节剂和放射性污染土壤组成，其中土壤调节剂和放射性污染土壤的质量比为1∶50。本发明的有益效果是，该植物修复系统对放射性污染土壤治理时成本低、操作与管理简单、效果好。

Description

一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统
技术领域
本发明属于放射性核素污染修复与治理技术领域，特别涉及一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统。
背景技术
放射性污染土壤修复是极其复杂的世界性难题，日本福岛核事故发生后，经过几年的修复，受污染区域辐射强度远没有达到20mSv的平均水平。放射性污染土壤治理的常规方法主要有机械搬运法、超积累植物吸收法、化学提取法、生物修复和自然衰减消除法等。机械搬运法是采用大型机械和设备，铲除地表污染的土壤等物质，转移到指定场所后采取焚烧、固化、掩埋等方法处理，将放射性物质进行隔离，该方法工程量大，而且在转移过程中会对设备造成污染，还可能因抛洒和泄漏等造成放射性污染进一步扩散；化学提取法对于小规模的放射性污染处理比较合适，但是其处理费用昂贵且易产生二次污染；超积累植物吸收法是通过植物对放射性核素的高选择性富集后对植物进行焚烧处理，该方法的缺点是处理周期长。随着核技术在生产、生活中的广泛应用，放射性核素作为环境中最主要的潜在核污染物受到广泛关注，探寻有效、安全友好的放射性核素污染土壤的修复技术成为近年来的研究热点。目前还缺少用于放射性污染土壤治理的植物修复系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统。其具体步骤如下：
植物修复系统由反应器支架(1)、植物修复反应器(2)、复合污染土壤(3)、湿度传感器(4)、超累积植物(5)、单片机(6)、电源(7)、喷水装置(8)、阀门(9)、水槽(10)组成。喷水装置(8)距离植物修复反应器(2)顶端距离为35cm，植物修复反应器(2)的上底面的直径为25cm、下底面的直径为15cm、高为30cm，植物修复反应器(2)内装填复合污染土壤(3)，装填复合污染土壤(3)的体积占植物修复反应器(2)体积的五分之四，湿度传感器(4)插入到复合污染土壤(3)中，湿度传感器(4)底端与植物修复反应器(2)底端的距离为10cm。超累积植物(5)种植于复合污染土壤(3)中。单片机(6)的两头分别与湿度传感器(4)和电源(7)相连，电源(7)的另一端连接阀门(9)，阀门(9)的两头分别与喷水装置(8)和水槽(10)相连；单片机(6)通过控制电源(7)的开关控制阀门(9)的打开和闭合。复合污染土壤(3)由土壤调节剂和放射性污染土壤组成，其中土壤调节剂和放射性污染土壤的质量比为1∶50。
所述土壤调节剂由如下方法制备：
(1)取0.65L自来水放入到容积为1.24L的圆型塑料桶内，在搅拌条件下缓慢加入100g膨润土，搅拌5min后浸泡24h，得到浆液A；
(2)向浆液A中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液B；
(3)向浆液B中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液C；
(4)向浆液C中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液D；
(5)用圆筒型抽滤设备对泥浆D进行过滤脱水，然后在电烘箱内于105℃下烘烤2h，研磨后过100目筛网，得到粉末E；
(6)向粉末E中加入5.6g(NH4)2HPO4和1.4g MgSO4，充分混合后得到混合物F；
(7)将质量百分比浓度为37％的甲醛溶液49.87g和75mL去离子水到加入容积为250mL的三口瓶中，在不断搅拌条件下加入22.43g尿素，搅拌5min后得到溶液G；
(8)向溶液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.8～8.2，然后置于25℃水浴中搅拌反应2h，得到溶液H；
(9)将混合物F加入到溶液H中，搅拌5min，然后加热到80℃，反应70min，然后在电烘箱内于120℃下烘烤2h，得到粉末I；
(10)将粉末I置于湿度为80％的环境条件下自然吸湿12h，即得到土壤调节剂。
本发明的有益效果是，该植物修复系统对放射性污染土壤治理时成本低、操作与管理简单、效果好。
附图说明
附图1是用于放射性污染土壤治理的植物修复系统的示意图。附图1中1为反应器支架、2为植物修复反应器、3为复合污染土壤、4为湿度传感器、5为超累积植物、6为单片机、7为电源、8为喷水装置、9为阀门、10为水槽。
具体实施方式
本发明提供一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统，下面通过一个实例来说明其实施过程。
实施例
(1)用于放射性污染土壤治理的植物修复系统的制备过程如下：
植物修复反应器用有机玻璃板制作而成，上底面的直径为25cm、下底面的直径为15cm、高为30cm；将植物修复反应器固定在反应器支架上。按照土壤调节剂和放射性污染土壤的质量比为1∶50的比例制备复合污染土壤；在植物修复反应器内装填复合污染土壤的体积占反应器体积的五分之四。将湿度传感器插入到复合污染土壤中，其中湿度传感器底端与植物修复反应器底端的距离为10cm。在植物修复反应器内种植的超累积植物为苜蓿。单片机的两头分别与湿度传感器和电源相连，电源的另一端连接阀门，阀门的两头分别与喷水装置和水槽相连。喷水装置距离植物修复反应器顶端距离为35cm。
(2)土壤调节剂由如下过程制备：
取0.65L自来水放入到容积为1.24L的圆型塑料桶内，在搅拌条件下缓慢加入100g膨润土，搅拌5min后浸泡24h，得到浆液A；向浆液A中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液B；向浆液B中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液C；向浆液C中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液D；用圆筒型抽滤设备对泥浆D进行过滤脱水，然后在电烘箱内于105℃下烘烤2h，研磨后过100目筛网，得到粉末E；向粉末E中加入5.6g(NH4)2HPO4和1.4g MgSO4，充分混合后得到混合物F。
将质量百分比浓度为37％的甲醛溶液49.87g和75mL去离子水到加入容积为250mL的三口瓶中，在不断搅拌条件下加入22.43g尿素，搅拌5min后得到溶液G；向溶液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.8～8.2，然后置于25℃水浴中搅拌反应2h，得到溶液H。
将混合物F加入到溶液H中，搅拌5min，然后加热到80℃，反应70min，然后在电烘箱内于120℃下烘烤2h，得到粉末I。将粉末I置于湿度为80％的环境条件下自然吸湿12h，即得到土壤调节剂。
(3)治理与修复实验
运用本发明得到的植物修复系统对放射性污染土壤进行了治理试验，结果表明该系统能够有效去除污染土壤中的铯，当污染土壤中的铯初始含量为55mg/kg时，处理88天后土壤中的铯能降低到32mg/kg。

Claims (1)

1.一种用于放射性污染土壤治理的植物修复系统，其特征在于，该植物修复系统由反应器支架、植物修复反应器、复合污染土壤、湿度传感器、超累积植物、单片机、电源、喷水装置、阀门、水槽组成；植物修复反应器内装填复合污染土壤，湿度传感器插入到复合污染土壤中；超累积植物种植于复合污染土壤中；单片机的两头分别与湿度传感器和电源相连，电源的另一端连接阀门，阀门的两头分别与喷水装置和水槽相连；复合污染土壤由土壤调节剂和放射性污染土壤组成，其中土壤调节剂和放射性污染土壤的质量比为1∶50；所述土壤调节剂由如下方法制备：
(1)取0.65L自来水放入到容积为1.24L的圆型塑料桶内，在搅拌条件下缓慢加入100g膨润土，搅拌5min后浸泡24h，得到浆液A；
(2)向浆液A中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液B；
(3)向浆液B中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液C；
(4)向浆液C中加水0.35L，搅拌5min后静置沉降4h，抽提出沉淀层上部的悬浮泥浆，得到浆液D；
(5)用圆筒型抽滤设备对泥浆D进行过滤脱水，然后在电烘箱内于105℃下烘烤2h，研磨后过100目筛网，得到粉末E；
(6)向粉末E中加入5.6g(NH4)2HPO4和1.4gMgSO4，充分混合后得到混合物F；
(7)将质量百分比浓度为37％的甲醛溶液49.87g和75mL去离子水到加入容积为250mL的三口瓶中，在不断搅拌条件下加入22.43g尿素，搅拌5min后得到溶液G；
(8)向溶液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.8～8.2，然后置于25℃水浴中搅拌反应2h，得到溶液H；
(9)将混合物F加入到溶液H中，搅拌5min，然后加热到80℃，反应70min，然后在电烘箱内于120℃下烘烤2h，得到粉末I；
(10)将粉末I置于湿度为80％的环境条件下自然吸湿12h，即得到土壤调节剂。
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