CN107597837A - 平板式低温等离子土壤修复方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板式低温等离子土壤修复方法及装置，平板式低温等离子土壤修复装置包括由导电材料制成且与地线连接的传送带，传送带上方设有一高压电极层，高压电极层与低温等离子电源电连接，启动低温等离子电源，传送带与高压电极层之间形成低温等离子放电区域。土壤修复方法为：传送带输送污染土壤经过低温等离子放电区域，放电区域在污染土壤表面及内部发生放电，空气中的O₂、N₂以及水分子与放电区域的高能电子发生碰撞，生成高能基团，高能基团与污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质。本发明的土壤修复方法及装置实现了污染土壤的连续及大批量处理，其处理效果好、成本低、周期短、安全性好。

Description

平板式低温等离子土壤修复方法及装置

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤指一种平板式低温等离子土壤修复方法及装置。

背景技术

重金属污染具有较高毒害性、治理长期性、富集性及隐蔽性等特点，极易通过食物链富集而严重影响人类健康。随着近年来重金属中毒事件不断涌现，研究高效、成本低、绿色环保的土壤修复方法显得尤为重要。

目前，国内外采取的脱除土壤中的重金属的方法主要分为物理、化学及生物法三种。物理方法主要包括活性炭吸附、电极法、电磁法、浸泡法和功能性纸张脱除法等，其存在吸附效率低、仪器比较笨重、不能复合吸附多种重金属等显著缺点。化学方法包括化学沉淀法、无机酸和有机酸脱除法、萃取法、离子交换法和离子交联法等，但其存在有毒、吸附过程繁琐、环境污染和不能解吸重复利用等缺陷。生物法如生物絮凝法、生物吸附法和植物整治法等，但该方法存在吸附效率低、治理周期长和治理成本昂贵等缺点。

因此，本申请人致力于提供一种平板式低温等离子土壤修复方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种平板式低温等离子土壤修复方法及装置，其安全性好、处理效果好、且治理成本低，实现了污染土壤的连续及大批量处理，缩短了重金属污染土壤的治理周期。

本发明提供的技术方案如下：

一种平板式低温等离子土壤修复方法，传送带输送污染土壤，使所述污染土壤经过一低温等离子放电区域，所述低温等离子放电区域在所述污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电，空气中的O₂、N₂以及水分子与所述低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞，生成高能基团，所述高能基团与所述污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质；其中，所述传送带由导电材料制成且与地线连接，所述传送带上方设有与低温等离子电源电连接的高压电极层，启动所述低温等离子电源，所述传送带与所述高压电极层形成所述低温等离子放电区域。

优选地，所述高压电极层包括多个并排设置的高压管，所述高压管包括金属杆，所述金属杆的外部套设有一陶瓷管，启动所述低温等离子电源，所述传送带和所述高压管均匀放电形成所述等离子放电区域。

优选地，所述高压电极层与所述传送带之间的间距可调。

优选地，所述高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子；和/或；所述低温等离子电源的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV。

一种平板式低温等离子土壤修复装置，包括传送带，所述传送带与一驱动装置连接，所述传送带由导电材料制成，且所述传送带与地线连接，所述传送带的上方设有一高压电极层，所述高压电极层与低温等离子电源电连接，启动所述低温等离子电源，所述传送带与所述高压电极层之间形成所述低温等离子放电区域。

优选地，所述高压电极层设置在一升降架上，所述升降架用于调节所述高压电极层与所述传送带之间的间距。

优选地，所述升降架由铝材或者塑料制成；和/或；所述升降架上设有排气孔，且所述排气孔位于所述高压电极层的上方。

优选地，所述升降架包括支撑杆和顶板，所述顶板通过一高度调节结构设置在所述支撑杆上，所述顶板用于固定所述高压电极层。

优选地，所述高压电极层包括多个并排设置的高压管，所述高压管包括一金属杆，所述金属杆的外部套设有一陶瓷管。

优选地，所述低温等离子电源的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV。

本发明提供的一种平板式低温等离子土壤修复方法及装置，通过传送带连续输送污染土壤，使污染土壤通过低温等离子放电区域，并在低温等离子放电区域的作用下，污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO₂和H₂O等小分子物质，从而实现污染土壤的连续处理，有效缩短了污染土壤的治理周期，且安全性好、治理成本低，并且，传送带是输送污染土壤的载体，与污染土壤之间的接触面积大，另外，传送带还是形成低温等离子放电区域的负极，因此，该方法和装置对污染土壤的治理效果好。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是平板式低温等离子土壤修复装置的一种具体实施例的俯视图；

图2是图1中所示的平板式低温等离子土壤修复装置的A-A视图。

附图标号说明：

传送带10，高压电极层20，低温等离子电源30，接地接线柱40，电机51，传动齿轮52，辊轴53，升降架60，顶板61，支撑杆62，高度调节结构63，排气孔64。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

具体实施例一

本具体实施例公开了一种平板式低温等离子土壤修复方法：通过传送带输送污染土壤，使污染土壤经过一低温等离子放电区域，低温等离子放电区域在污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电，空气中的O₂、N₂以及水分子与低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞，生成高能基团，高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子，高能基团与污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO₂和H₂O等小分子物质；其中，传送带由导电材料制成且与地线连接，传送带上方设有与低温等离子电源电连接的高压电极层，启动低温等离子电源，传送带与高压电极层形成低温等离子放电区域，从而完成污染土壤的治理。

在本具体实施例中，高压电极层包括多个并排设置的高压管，高压管包括金属杆，金属杆的外部套设有一陶瓷管，启动低温等离子电源，传送带和高压管均匀放电形成等离子放电区域。具体的，高压电极层与传送带之间的间距可调，在实际应用时，可以根据污染土壤的污染程度来调节高压电极层与传送带之间的间距，从而进一步调节等离子放电区域的放电强弱，进而确保污染土壤的治理效果。

在实际应用时，低温等离子电源的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV，在该参数范围内可以实现较好的污染土壤的治理效果。

本具体实施例中公开的平板式低温等离子土壤修复方法，步骤简单，易操作，可以实现污染土壤的大批量连续处理，且可以实现较好的治理效果，极大地缩短了污染土壤的治理周期，降低了治理成本。

当然，在本发明的平板式低温等离子土壤修复方法的其他具体实施例中，高压电极层与传送带之间的间距可以固定设置；低温等离子电源的工作参数可以根据实际需要进行具体设定，此处不再赘述。

具体实施例二

本具体实施例公开了一种平板式低温等离子土壤修复装置，包括传送带10，传送带10与一驱动装置连接，驱动装置包括电机51、传动齿轮52和辊轴53，辊轴53采用金属辊轴，电机51驱动传动齿轮52，使传动齿轮52带动辊轴53转动，辊轴53进一步带动传送带10移动，从而使传送带10输送污染土壤。

具体的，传送带10由导电材料制成，且传送带10与通过接地接线柱40与地线连接，传送带10的上方设有一高压电极层20，高压电极层20包括多个并排设置的高压管，高压管包括金属杆，且金属杆的外部套设有一陶瓷管，其中，高压电极层20中的金属杆与低温等离子电源30电连接。

在具体应用时，启动低温等离子电源30，且低温等离子电源30的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV，使高压电极层20与传送带之间形成低温等离子放电区域，当污染土壤在传送带10的输送下经过低温等离子放电区域时，低温等离子放电区域在污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电，空气中的O₂、N₂以及水分子与低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞，生成高能基团，高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子，高能基团与污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO₂和H₂O等小分子物质，从而完成污染土壤的治理。

在本具体实施例中，高压电极层20设置在一升降架60上，升降架60用于调节高压电极层20与传送带之间的间距，升降架60由铝材或者塑料制成。升降架60包括顶板61和支撑杆62，顶板61通过一高度调节结构63设置在支撑杆62上，通过高度调节结构63可以调节顶板61和传送带之间的间距。高压电极层20固定设置在顶板61的下方，且顶板61上设有排气孔64，排气孔64位于高压电极层20的上方，该排气孔64用于排放在治理污染土壤时产生的臭氧气体。

在实际应用时，可以根据污染土壤的污染程度来调节高压电极层20与传送带10之间的间距，从而进一步调节等离子放电区域的放电强弱，进而确保污染土壤的治理效果。

本具体实施例中的平板式低温等离子土壤修复装置结构简单，易安装，制造成本低，通过传送带输送污染土壤，从而实现污染土壤的大批量连续处理，缩短了污染土壤的处理周期，减少了处理成本，并且输送土壤的传送带亦是产生低温等离子发点区域中的负极，这样设置简化了装置，而且，由于污染土壤与传送带(即负极)直接接触且具有较大的接触面积，因此，可以实现较好的治理效果。

当然了，在本发明的平板式低温等离子土壤修复装置的其他具体实施例中，升降架还可以设置固定的支架；低温等离子电源的参数也可以根据实际需要进行数值调整，此处不再赘述。

上述具体实施例中的平板式低温等离子土壤修复方法及装置的一个试验例如下所述：

实验土壤：采自某上海某污染土壤，经风干破碎过20目筛，其基本理化性质为：粒径<5mm，含水率3.5％，非甲烷总烃(NMHC)浓度为200mg/kg。

方法及装置的基本参数设置：平板式低温等离子土壤修复装置中，放电功率3Kw，输入电压220V，输出电压30KV，电源频率50Hz，处理速度(即传送带的传送速度)：3m³/h。

处理效果：处理完成后，NMHC浓度降低为3.027mg/m³，NMHC去除率达到98％以上。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 (10)

1.一种平板式低温等离子土壤修复方法，其特征在于：

传送带输送污染土壤，使所述污染土壤经过一低温等离子放电区域，所述低温等离子放电区域在所述污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电，空气中的O₂、N₂以及水分子与所述低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞，生成高能基团，所述高能基团与所述污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质；

其中，所述传送带由导电材料制成且与地线连接，所述传送带上方设有与低温等离子电源电连接的高压电极层，启动所述低温等离子电源，所述传送带与所述高压电极层形成所述低温等离子放电区域。

2.根据权利要求1所述的平板式低温等离子土壤修复方法，其特征在于：所述高压电极层包括多个并排设置的高压管，所述高压管包括金属杆，所述金属杆的外部套设有一陶瓷管，启动所述低温等离子电源，所述传送带和所述高压管均匀放电形成所述等离子放电区域。

3.根据权利要求1所述的平板式低温等离子土壤修复方法，其特征在于：所述高压电极层与所述传送带之间的间距可调。

4.根据权利要求1所述的平板式低温等离子土壤修复方法，其特征在于：

所述高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子；和/或；

所述低温等离子电源的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV。

5.一种平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：

包括传送带，所述传送带与一驱动装置连接，所述传送带由导电材料制成，且所述传送带与地线连接，所述传送带的上方设有一高压电极层，所述高压电极层与低温等离子电源电连接，启动所述低温等离子电源，所述传送带与所述高压电极层之间形成低温等离子放电区域。

6.如权利要求5所述的平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：所述高压电极层设置在一升降架上，所述升降架用于调节所述高压电极层与所述传送带之间的间距。

7.如权利要求6所述的平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：

所述升降架由铝材或者塑料制成；

和/或；

所述升降架上设有排气孔，且所述排气孔位于所述高压电极层的上方。

8.如权利要求6所述的平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：所述升降架包括支撑杆和顶板，所述顶板通过一高度调节结构设置在所述支撑杆上，所述顶板用于固定所述高压电极层。

9.如权利要求5所述的平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：所述高压电极层包括多个并排设置的高压管，所述高压管包括一金属杆，所述金属杆的外部套设有一陶瓷管。

10.如权利要求5所述的平板式低温等离子土壤修复装置，其特征在于：所述低温等离子电源的额定电压为220V，输出功率为0～3kw，频率调控范围为0～50Hz，输出电压调节范围为0～30KV。