CN106623408A - 一种去除重金属污染土壤的电动修复技术与方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种去除重金属污染土壤的电动修复技术与方法，属于土壤修复技术领域，针对现有电动修复电极材料耐腐蚀性较差，在电解质中易分解失效的问题，提供了一种通过将铜渣酸解改性后，在氯化钾溶液中浸泡活化，随后使硼酸三甲酯生长至电极表面，形成保护层，有效的对电解质中电极材料进行保护，本发明通过铜渣进行制备，污泥中Zn、Ni、Cu、Pb的去除率分别达到78.2％、72.8％、42.5％；且原料易得，制备过程简单，提取方法成本低，适合工业化生产。

Description

一种去除重金属污染土壤的电动修复技术与方法

技术领域

本发明公开了一种去除重金属污染土壤的电动修复技术与方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术

根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》可知，在2005年4月至2013年12月环保部和国土资源部对全国土壤污染状况进行了首次调查，第一次了解了我国土壤环境质量的基本状况。公报称，全国土壤环境形势总体不容乐观，点位总超标率达到16.1％，其中82.8％的土壤环境污染为重金属污染，部分地区土壤污染比较严重，例如珠江三角洲、长江三角洲、东北老工业基地等区域；耕地环境质量堪忧，调查范围耕地土壤超标率达到19.4％，主要污染物为镉、镍、砷、汞、铅等；工矿业废弃地等典型地块土壤环境问题突出，如重污染企业用地污染比例36.3％，工业废弃地污染比例34.9％，工业园区土壤污染比例29.4％，采矿区土壤污染比例33.4％，污染灌溉区土壤污染比例26.4％，这些区域土壤污染大部分是重金属污染，如工业废弃地主要为铬、铅、汞、锌和砷污染，工业园区主要为镉、铅、铜和砷污染，采矿区主要为镉、铅、砷污染，污水灌溉区主要为镉和砷污染。

电动力学修复，是在污染土壤两端施加一定电压，使土壤中产生微弱直流电流，在微弱电流作用下土壤中会发生各种电动力学过程，包括电迁移、电泳、电渗透、扩散等等复杂的过程，在这些过程的作用下，土壤中带电荷无机离子、有机物、胶体和细胞等粒子发生定向迁移，带阴离子粒子向阳极移动，带阳离子粒子向阴极移动，最终污染物聚集在阴阳极电解液中或者靠近阴阳极的土壤中达到去除污染物的目的，但是现有电动修复电极材料耐腐蚀性较差，在电解质中易分解失效，所以需要一种安全长久的去除重金属污染土壤的电动修复技术很有必要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有电动修复电极材料耐腐蚀性较差，在电解质中易分解失效的问题，提供了一种通过将铜渣酸解改性后，在氯化钾溶液中浸泡活化，随后使硼酸三甲酯生长至电极表面，形成保护层，有效的对电解质中电极材料进行保护并很好的解决了现有电动修复电极材料耐腐蚀性较差，在电解质中易分解失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

(1)收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在55～60℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，在200～300r/min下球磨3～5h，制备得改性铜渣粉末；

(2)按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声振荡处理10～15min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至78～80℃，保温加热1～2h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；

(3)按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在25～40℃下水浴加热1～2h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再对其碾磨并过120～125标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在25～30MPa下冷压固化3～5h，制备得改性多孔铜渣电极；

(4)选取两段10～15cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为30～40v，随后打开电源进行修复，待修复5～7天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过铜渣进行制备，污泥中Zn、Ni、Cu、Pb的去除率分别达到78.2％、72.8％、42.5％；

(2)本发明原料易得，制备过程简单，提取方法成本低，适合工业化生产。

具体实施方式

首先收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在55～60℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，在200～300r/min下球磨3～5h，制备得改性铜渣粉末；按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声振荡处理10～15min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至78～80℃，保温加热1～2h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在25～40℃下水浴加热1～2h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再对其碾磨并过120～125标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在25～30MPa下冷压固化3～5h，制备得改性多孔铜渣电极；选取两段10～15cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为30～40v，随后打开电源进行修复，待修复5～7天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。

实例1

首先收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在55℃下水浴加热10min，随后静置冷却至室温，在200r/min下球磨3h，制备得改性铜渣粉末；按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在200W下超声振荡处理10min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至78℃，保温加热1h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3次后，再在65℃下干燥6h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在25℃下水浴加热1h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3次后，再对其碾磨并过120标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在25MPa下冷压固化4h，制备得改性多孔铜渣电极；选取两段10cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为30v，随后打开电源进行修复，待修复5天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。

实例2

首先收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在57下水浴加热13min，随后静置冷却至室温，在250r/min下球磨4h，制备得改性铜渣粉末；按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在250W下超声振荡处理12min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至79℃，保温加热1h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤4次后，再在69℃下干燥7h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在32℃下水浴加热1.5h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤4次后，再对其碾磨并过124标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在26MPa下冷压固化4h，制备得改性多孔铜渣电极；选取两段13cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为35v，随后打开电源进行修复，待修复6天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。

实例3

首先收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在60℃下水浴加热15min，随后静置冷却至室温，在300r/min下球磨5h，制备得改性铜渣粉末；按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在300W下超声振荡处理15min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至80℃，保温加热2h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤5次后，再在70℃下干燥8h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在40℃下水浴加热2h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤5次后，再对其碾磨并过125标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在30MPa下冷压固化5h，制备得改性多孔铜渣电极；选取两段15cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为40v，随后打开电源进行修复，待修复7天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。

Claims (1)

1.一种去除重金属污染土壤的电动修复技术与方法，其特征在于具体制备步骤为：

(1)收集铜渣洗净并自然晾干，随后按质量比1:5，将晾干铜渣与质量浓度10％盐酸溶液搅拌混合，再在55～60℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，在200～300r/min下球磨3～5h，制备得改性铜渣粉末；

(2)按质量比1:10，将上述制备的改性铜渣粉末与去离子水搅拌混合，在200～300W下超声振荡处理10～15min，制备得改性铜渣粉末分散液，随后按质量比1:5，将硼酸三甲酯溶液与改性铜渣粉末分散液搅拌混合，并置于高压反应釜中，通氮气排除空气，在氮气气氛下，加热升温至78～80℃，保温加热1～2h后，静置冷却并过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥多孔铜渣电极材料；

(3)按质量比1:5，将上述制备的干燥多孔铜渣电极材料与质量浓度15％氯化钾溶液搅拌混合，再在25～40℃下水浴加热1～2h，随后过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次后，再对其碾磨并过120～125标准筛，收集改性铜渣电极粉末并置于模具中，在25～30MPa下冷压固化3～5h，制备得改性多孔铜渣电极；

(4)选取两段10～15cm长，直径为10mm的上述制备的改性多孔铜渣电极，分别接入导线并置于质量浓度35％氯化钠溶液中，将氯化钠溶液注入30cm×20cm×10cm聚乙烯容器中，控制注入量为聚乙烯容器体积的1/2，随后将聚乙烯容器埋入需要修复的土壤中，随后设置电压为30～40v，随后打开电源进行修复，待修复5～7天即可完成去除重金属污染土壤的电动修复。