CN108672487B - 一种光催化修复污染土壤的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光催化修复污染土壤的装置和方法。本发明提供的光催化修复污染土壤的装置包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物。本发明提供的装置将光催化技术与淋洗技术相结合来修复污染土壤，可在处理污染物的同时对淋洗液进行再生和循环利用，应用于被工业污泥、生活垃圾或含重金属的化肥和农药等污染的土壤修复，均可收到较好的修复效果。实验结果表明，本发明提供的光催化修复污染土壤的装置对土壤中有机污染物的去除率达到90％以上，同时也能有效地去除土壤中的重金属离子。

Description

一种光催化修复污染土壤的装置和方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种光催化修复污染土壤的装置和方法。

背景技术

随着城市化和工业化进程的不断加快，我国土壤污染的总体形势严峻。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、生活垃圾、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的化肥和农药等。据初步统计，全国现有耕地有近1/5受到不同程度的污染，污染土壤将导致农作物减产，甚至有可能引起农产品中污染物超标，进而危害人体健康。另外，工矿企业导致的场地污染也十分严重，以及有些化工、冶金等污染企业的搬迁，加上一些企业的倒闭，污染场地也不断产生。“万物土中生”，土壤质量决定万物的质量，因此为保障人类的食物安全和身体健康，必须对土壤污染的预防和污染土壤的修复予以高度重视。

目前，国内外已有一些已经在实施的土壤修复方法，例如污染土壤生物修复技术、污染土壤物理修复技术、污染土壤化学修复技术、污染土壤联合修复技术。其中，生物修复技术包括植物修复、微生物修复、生物联合修复等技术，但是生物修复技术针对性低，效率不是很高，且无法去除重金属离子等污染物。物理修复技术是通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，该技术耗资大，且在处理过程中比较麻烦。相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有淋洗技术、溶剂浸提技术、氧化还原技术和电动力学修复等。化学淋洗技术是现有修复污染土壤的常用方法之一，但是基于化学淋洗修复污染土壤的装置的研发仍存在淋洗液难以循环利用等难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化修复污染土壤的装置和方法。本发明提供的光催化修复污染土壤的装置能够实现淋洗液的多次循环使用。

本发明提供了一种光催化修复污染土壤的装置，包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物。

优选的，所述光催化单元的出水口与下一光催化单元的入水口通过水管连通，所述光催化单元的出水口设置于光催化单元的下端。

优选的，所述光催化单元的入水口设置于光催化单元的顶部，所述水管与光催化单元入水口连通的一端设置有喷射头。

优选的，所述光催化纤维织物的两面都具有光催化活性。

优选的，所述光催化纤维织物包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。

优选的，所述纤维材料包括聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维中的一种或多种。

优选的，所述光催化剂包括二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、类石墨相氮化碳、类石墨相氮化碳-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨-金属酞菁复合物和二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或多种。

优选的，所述灯管为紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯。

优选的，所述光催化单元的数量为5个以上。

本发明还提供了一种光催化修复污染土壤的方法，使用上述技术方案所述装置，包括以下步骤：

(1)在土壤淋洗装置中，使淋洗液流经待修复土壤，然后收集洗脱液；

(2)使所述洗脱液依次流经光催化降解装置的各光催化单元，洗脱液流经光催化纤维织物时，在灯管的照射作用下进行催化降解，然后作为淋洗液流入土壤淋洗装置。

本发明提供了一种光催化修复污染土壤的装置，包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物。本发明提供的装置将光催化技术与淋洗技术相结合来修复污染土壤，可在处理污染物的同时对淋洗液进行再生和循环利用，应用于被工业污泥、生活垃圾或含重金属的化肥和农药等污染的土壤修复，均可收到较好的修复效果。实验结果表明，本发明提供的光催化修复污染土壤的装置对土壤中有机污染物的去除率达到90％以上，同时也能有效地去除土壤中的重金属离子。

附图说明

图1为实施例1中光催化修复污染土壤的装置结构示意图；

图中，1为光催化纤维织物，2为灯管，3为喷射头，4为水管。

具体实施方式

本发明提供了一种光催化修复污染土壤的装置，包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物。

本发明提供的光催化修复污染土壤的装置包括土壤淋洗装置。本发明对所述土壤淋洗装置的种类和结构没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的土壤淋洗装置即可，具体的，可以为中国专利CN 201710187944.8、CN201520409289.2、CN201420627823.2、CN201610267555.1或CN201510726470.0中公开的土壤淋洗装置。

本发明提供的光催化修复污染土壤的装置包括与所述土壤淋洗装置循环连通的光催化降解装置。在本发明的实施例中，所述土壤淋洗装置的出水口与光催化降解装置的入水口连通，所述光催化降解装置的出水口与土壤淋洗装置的入水口连通。本发明对所述土壤淋洗装置和光催化降解装置的连通方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水路连通方式即可。在本发明的实施例中，所述土壤淋洗装置和光催化降解装置通过水管连通。在本发明中，所述水管用于输送淋洗液和洗脱液，将淋洗液输送至土壤淋洗装置，并将洗脱液输送至光催化降解装置。

在本发明中，所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元。本发明对所述光催化单元的尺寸和数量没有特殊的限定，根据实际需要进行调整即可。在本发明中，所述光催化单元的数量优选为5个以上，更优选为10个以上；在本发明的实施例中，具体可以为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。

在本发明的实施例中，所述光催化单元的出水口与下一光催化单元的入水口通过水管连通，所述光催化单元的出水口设置于光催化单元的下端。在本发明的实施例中，每个光催化单元的下方设置有水槽，将流经该光催化单元的水收集后，经水管进入下一光催化单元。

在本发明的实施例中，所述光催化单元的入水口设置于光催化单元的顶部，所述水管与光催化单元入水口连通的一端设置有喷射头。在本发明中，所述喷射头有助于洗脱液充分进行催化降解。

在本发明中，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物。在本发明的实施例中，所述喷射头设置于光催化纤维织物的上方。在本发明中，所述喷射头与光催化纤维织物之间的距离优选为8～15cm，更优选为10～12cm。在本发明中，所述喷射头与光催化纤维织物之间的距离能够进一步保证洗脱液充分流经光催化纤维织物。

在本发明的实施例中，所述光催化纤维织物的两面都具有光催化活性。在本发明中，由于各个光催化单元之间只是由安装的水管所隔开，所述光催化纤维织物的两面分别受到所在光催化单元的灯管的照射和相邻光催化单元中的灯管的照射。

在本发明中，所述光催化纤维织物优选包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。在本发明中，所述光催化剂和纤维材料的质量比优选为(1～15):(85～99)，更优选为(5～10):(90～95)。

在本发明中，所述纤维材料优选为针织物、机织物或非织造织物。在本发明中，所述纤维材料优选包括聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维中的一种或多种，更优选为聚酯纤维、聚乙烯纤维和聚酰胺纤维中的一种或多种。在本发明中，当所述纤维材料包括上述多种时，本发明对所述各组分的比例没有特殊的限定，以任意比例配比均可。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、类石墨相氮化碳、类石墨相氮化碳-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨-金属酞菁复合物和二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或多种。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛时，所述二氧化钛优选为锐钛矿型二氧化钛，或者为锐钛矿型和金红石型的混合物；所述二氧化钛的粒径优选为5～800nm，更优选为15～600nm，最优选为20～500nm。本发明对所述二氧化钛的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。

在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳时，所述类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)优选为单层类石墨相氮化碳或多层类石墨相氮化碳或两者的混合物；所述类石墨相氮化碳的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm。本发明对所述类石墨相氮化碳的来源没有特殊限定，使用市售的类石墨相氮化碳商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯复合物时，所述二氧化钛-石墨烯复合物中二氧化钛和石墨烯的质量比优选为100:(0.2～3)，更优选为100:(0.5～2)。在本发明中，所述石墨烯优选为单层石墨烯、多层石墨烯、或单层石墨烯和多层石墨烯的混合物。在本发明中，所述多层石墨烯的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm。本发明对所述石墨烯的来源没有特殊限定，使用市售的石墨烯商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛的来源及种类优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-石墨烯复合物时，所述类石墨相氮化碳-石墨烯复合物的质量比优选为100:(0.2～3)，更优选为100:(0.5～2)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和石墨烯的来源及种类优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物的质量比优选为100:(2～100)，更优选为100:(5～25)；所述二氧化钛和类石墨相氮化碳的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-三氧化钨复合物中二氧化钛和三氧化钨的质量比优选为100:(2～1000)，更优选为100:(5～300)。在本发明中，所述三氧化钨的粒径优选为5～500nm，更优选为10～400nm，最优选为50～300nm。本发明对所述三氧化钨的来源没有特殊限定，使用市售的三氧化钨商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛的来源及种类优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时，所述类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为100:(10～1000)，更优选为100:(20～500)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和三氧化钨的来源及种类优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物时，所述二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物中二氧化钛、石墨烯和类石墨相氮化碳的质量比优选为(30～95):(0.5～5):(8～70)，更优选为(40～80):(1～5):(15～60)。在本发明中，所述二氧化钛、石墨烯和类石墨相氮化碳的来源及种类优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为(15～90):(2～50):(5～80)，更优选为(30～90):(5～40):(10～70)。在本发明中，所述二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时，所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为(45～74):(25～50):(0.5～6)，更优选为(55～65):(30～40):(1～4)。在本发明中，所述金属酞菁优选为铁酞菁、钴酞菁或铜酞菁。本发明对所述金属酞菁的来源没有特殊限定，使用市售的金属酞菁或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述二氧化钛和类石墨相氮化碳的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(10～90):(0.1～10):(5～90)，更优选为(25～90):(0.2～5):(10～80)。在本发明中，所述二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述类石墨相氮化碳-金属酞菁-三氧化钨复合物中类石墨相氮化碳、金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(19.8～90):(0.2～9):(9～80)，更优选为(25～85):(0.3～7):(10～75)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳、金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述光催化剂包括金属酞菁-三氧化钨复合物时，所述金属酞菁-三氧化钨复合物中金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为(0.05～10):100，更优选为(0.1～5):100。在本发明中，所述金属酞菁和三氧化钨的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，所述催化剂包括类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时，所述类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为100:(0.05～10)，更优选为100:(0.1～5)。在本发明中，所述类石墨相氮化碳和金属酞菁的种类及来源优选与上述方案一致。

在本发明中，当所述光催化剂为混合物时，本发明对所述光催化剂混合物中的光催化剂种类及质量比没有特殊要求，使用任意种类的光催化剂以任意质量比进行混合均可。

在本发明中，所述光催化纤维织物优选为CN201610693412.7，CN201610693428.8，CN201610696643.3，CN201610701918.8中公开的光催化纤维织物。

在本发明中，每个光催化单元中灯管的数量优选为2～5根。在本发明的实施例中，所述多个灯管竖直平行设置。在本发明中，所述灯管优选包括紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯；所述灯管的功率优选为30～800W，更优选为100～600W，最优选为200～300W。在本发明中，所述灯管的种类优选与光催化剂的种类对应，以灯管的光源能够激发光催化剂的活性为准。在本发明的实施例中，当光催化剂为二氧化钛时，对应的光源种类为紫外灯；当光催化剂为其他或复合物时，对应的光源种类为氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯和荧光灯中的一种。

在本发明中，每个光催化单元中灯管与光催化纤维织物的距离优选独立地为0.3～1.2m，更优选独立地为0.5～1m。

本发明还提供了一种光催化修复污染土壤的方法，使用上述技术方案所述装置，包括以下步骤：

(1)在土壤淋洗装置中，使淋洗液流经待修复土壤，然后收集洗脱液；

(2)使所述洗脱液依次流经光催化降解装置的各光催化单元，洗脱液流经光催化纤维织物时，在灯管的照射作用下进行催化降解，然后作为淋洗液流入土壤淋洗装置。

本发明在土壤淋洗装置中，使淋洗液流经待修复土壤，然后收集洗脱液。在本发明中，所述淋洗液优选在外力或重力作用下流经待修复土壤。在本发明中，所述淋洗液的流速优选为5～50L/h，更优选为10～40L/h，最优选为20～30L/h。本发明对所述洗脱液的收集的操作没有特殊的限定，根据土壤淋洗装置进行选择即可。

收集洗脱液后，本发明使所述洗脱液依次流经光催化降解装置的各光催化单元，洗脱液流经光催化纤维织物时，在灯管的照射作用下进行催化降解，然后作为淋洗液流入土壤淋洗装置。在本发明中，所述洗脱液的流速优选为20～100L/h，更优选为50～150L/h，最优选为80～120L/h。

在本发明中，所述洗脱液优选经喷射口喷射至光催化纤维织物表面；所述喷射的速率优选为0.5～5L/h，更优选为1～4L/h，最优选为2～3L/h。在本发明中，所述喷射使水呈瀑布式竖直流过光催化纤维织物的表面，与光催化剂充分接触；通过光源照射在光催化剂上诱导产生羟基自由基、超氧自由基等多种活性种降解水中的污染物，这样重新得到淋洗液，可以进行循环利用。

本发明提供的光催化修复污染土壤的装置将高活性有机/无机杂化光催化剂与柔性纤维材料有机结合，获得的光催化纤维材料具有可见光响应，能够更高效的利用光能；复合的光催化剂能够有效避免对催化纤维材料的光腐蚀，显著提升了光催化纤维材料的稳定性，可循环重复使用；光催化纤维材料的制作成本低廉，生产方法简单易行，可规模化生产；光催化单元中的一个光源照射一张光催化纤维材料，且两者平行设置，能够大大提高光催化纤维材料对光能的吸收，从而高效利用光能来催化降解洗脱液中的有机污染物以及去除重金属离子；光催化降解装置为瀑布式多级光催化降解装置，所谓“瀑布式”，即水流由喷射头喷出，呈瀑布式竖直流过光催化纤维材料的表面，与光催化剂充分接触；所谓“多级”，即光催化降解装置由多个光催化单元组成，洗脱液需多次流经光催化纤维材料，停留时间长；故洗脱液中的污染物能够被更有效、彻底地去除。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的光催化修复污染土壤的装置和方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例中的光催化修复污染土壤的装置包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管4串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管2和光催化纤维织物1；所述光催化单元的入水口设置于光催化单元的顶部，所述水管2与光催化单元入水口连通的一端设置有喷射头3。

本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为7个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为3根。光催化纤维织物的形式为非织造织物，纤维材料为聚酯纤维，光催化剂为二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物，其中二氧化钛和类石墨相氮化碳的质量比为10:1，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为2:95。灯管选用氙灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有2,4-二氯苯酚的污染土壤与30L的淋洗液加入到小型的土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中均不含有2,4-二氯苯酚。

实施例2

采用与实施例1类似的装置，不同的是本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为8个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为2根。光催化纤维织物的形式为机织物，纤维材料为聚酯纤维，光催化剂为类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物，其中类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比为2:5，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为2:85。灯管选用氙灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有三氯乙醛的污染土壤与30L的淋洗液加入到小型的土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中均不含有三氯乙醛。

实施例3

采用与实施例1类似的装置，不同的是本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为7个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为2根。光催化纤维织物的形式为非织造织物，纤维材料为聚酰胺纤维，光催化剂为类石墨相氮化碳-石墨烯复合物，其中类石墨相氮化碳和石墨烯的质量比为100:1，光催化剂和聚酰胺纤维材料的质量比为2:91。灯管选用金卤灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有邻苯二甲酸二丁酯的污染土壤与30L的淋洗液加入到小型的土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中均不含有邻苯二甲酸二丁酯。

实施例4

采用与实施例1类似的装置，不同的是本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为8个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为3根。光催化纤维织物的形式为针织物，纤维材料为聚乙烯纤维，光催化剂为二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物，其中二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨质量比为60:10:30，光催化剂和聚乙烯纤维材料的质量比为2:95。灯管选用金卤灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有2,4-二甲基硝基苯的污染土壤与30L的淋洗液加入到小型的土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中均不含有2,4-二甲基硝基苯。

实施例5

采用与实施例1类似的装置，不同的是本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为8个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为3根。光催化纤维织物的形式为针织物，纤维材料为聚酰胺纤维，光催化剂为二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物，其中二氧化钛、类石墨相氮化碳和金属酞菁质量比为65:30:5，光催化剂和聚酰胺纤维材料的质量比为2:92。灯管选用氙灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有苯胺的污染土壤与30L的淋洗液加入到小型的土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中均不含有苯胺。

实施例6

采用与实施例1类似的装置，不同的是本实施例拟定光催化降解装置中光催化单元的个数为9个，每个光催化单元中的光催化纤维织物的尺寸大小为0.4m×0.5m，灯管的数量为4根。光催化纤维织物的形式为非织造织物，纤维材料为聚酯纤维，光催化剂为二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物，其中二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的质量比为55:5:40，光催化剂和聚酯纤维材料的质量比为2:85。灯管选用氙灯，功率选择150W。灯管与光催化纤维织物的距离为0.3m。

将100公斤含有重金属离子六价铬的污染土壤与30L的淋洗液加入到自行搭建的临时土壤淋洗装置中，搅拌30分钟后静置直至土壤沉淀下来，收集洗脱液。将该洗脱液以50L/h的流速输送至光催化降解装置中进行光催化降解。将处理后的土壤和洗脱液分别进行检测，结果表明两者中基本不含六价铬。

从以上实施例可以看出，本发明与传统的化学淋洗技术相比，本发明将光催化技术与淋洗技术相结合来修复污染土壤，可在处理污染物的同时对淋洗液进行再生和循环利用；其中发明的瀑布式多级光催化降解装置能够高效彻底地降解洗脱液中的污染物；并且，本发明提供的光催化修复污染土壤的方法简单易行，设计施工成本较低，可以大批量处理修复污染土壤，净化处理效果明显，且后期运行维护成本很低，适宜大范围推广应用。将该方法应用于被工业污泥、生活垃圾或含重金属的化肥和农药污染等的土壤修复，均可收到较好的修复效果，其中对土壤中有机污染物的去除率达到90％以上，同时也能有效地去除土壤中的重金属离子。

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 (7)

1.一种光催化修复污染土壤的装置，包括循环连通的土壤淋洗装置和光催化降解装置；所述光催化降解装置包括经水管串联的光催化单元，每个光催化单元包括依次平行设置的灯管和光催化纤维织物；所述光催化单元的出水口与下一光催化单元的入水口通过水管连通，所述光催化单元的出水口设置于光催化单元的下端；所述光催化单元的入水口设置于光催化单元的顶部，所述水管与光催化单元入水口连通的一端设置有喷射头；所述光催化纤维织物的两面都具有光催化活性。

2.根据权利要求1所述的光催化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述光催化纤维织物包括纤维材料和附着于所述纤维材料表面的光催化剂。

3.根据权利要求2所述的光催化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述纤维材料包括聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维和聚丙烯腈纤维中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的光催化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述光催化剂包括二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、类石墨相氮化碳、类石墨相氮化碳-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-石墨烯-类石墨相氮化碳复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨-金属酞菁复合物和二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的光催化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述灯管为紫外灯、氙灯、镝灯、金卤灯、LED灯或荧光灯。

6.根据权利要求1所述的光催化修复污染土壤的装置，其特征在于，所述光催化单元的数量为5个以上。

7.一种光催化修复污染土壤的方法，使用权利要求1～6任意一项所述的装置，包括以下步骤：

(1)在土壤淋洗装置中，使淋洗液流经待修复土壤，然后收集洗脱液；

(2)使所述洗脱液依次流经光催化降解装置的各光催化单元，洗脱液流经光催化纤维织物时，在灯管的照射作用下进行催化降解，然后作为淋洗液流入土壤淋洗装置。

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