CN108704933A

CN108704933A - 一种原位修复六价铬污染土壤的装置及方法

Info

Publication number: CN108704933A
Application number: CN201810387662.7A
Authority: CN
Inventors: 王赫名; 宋学勇
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2018-10-26
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: CN108704933B

Abstract

本发明提供一种原位修复六价铬污染土壤的装置及方法，装置包括一端封闭的管体、碳刷阳极、碳布阴极、阳离子交换膜以及负载电阻；所述管体侧壁上均匀设置有多个贯通孔，所述阳离子交换膜包覆于所述管体的外侧壁，所述碳布阴极包覆于所述阳离子交换膜的外侧，所述碳刷阳极插设于所述管体的内部；所述管体的内部还用于盛放阳极液；所述碳刷阳极的一端通过钛丝与所述碳布阴极连接，所述负载电阻与所述钛丝串联。该装置结构简单，能够针对六价铬污染土壤进行原位修复，将土壤中的六价铬还原为低毒性且不易迁移的三价铬，修复工艺简单、修复效果彻底。

Description

一种原位修复六价铬污染土壤的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种重金属污染土壤的处理技术，尤其涉及一种原位修复六价铬污染土壤的装置及方法，属于土壤治理技术领域。

背景技术

土壤是人类生产和生活重要的物质基础。电镀、制革、冶金、石油化工以及农药生产等行业均可产生大量铜、铬、镍、铅等重金属，通过灌溉、降水、大气沉降等途径进入土壤。土壤一旦被污染，其生态价值、经济价值、社会价值无法得以发挥，不仅直接导致国土资源浪费，还将危害生态安全和人类健康。

其中，铬及其化合物作为工业原材料在各个领域被广泛应用。铬污染主要通过铬矿的开采、电镀、皮革鞣制、不锈钢、焊接、涂装和颜料应用、木材防腐等工业应用及排放形成。土壤中的铬主要以六价铬Cr(VI)和三价铬Cr(III)两种形式存在，其中六价铬Cr(VI)具有三致毒性，被归类为优先污染物，更容易被人体吸收，可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，由于其化学活性较高，更易在土壤及其孔隙水中进行迁移，其毒性远远强于三价铬Cr(III)。三价铬Cr(III)毒性较低，常以氢氧化物的形式附着于土壤组分中，不易迁移。因此，将土壤中的六价铬Cr(VI)还原为三价铬Cr(III)成为修复六价铬Cr(VI)污染土壤的重要途径。

CN103975788A的中国发明专利申请文献公开了一种用于土壤六价铬污染原位修复的微生物燃料电池盆栽及方法。具体地，该微生物燃料电池盆栽包括花盆和种植于花盆中的植物，花盆的盆壁的结构从外到内依次为塑料网状膜层、石墨阴极层，玻璃纤维层和石墨阳极层；石墨阴极层与石墨阳极层由导线连接至蓄电池，蓄电池连接光源；花盆内填充未污染土壤和活性污泥的混合物。

CN104259198A的中国发明专利申请文献公开了一种原位修复重金属六价铬污染土壤的方法，利用微生物燃料电池(MFC)的优点，将阳极组和阴极组(设有隔膜)埋于污染土壤中，阳极组就地利用土壤中的有机物作为燃料，产生的电子通过阳极和导线到达阴极组，对吸附在阴极组的重金属六价铬进行还原，从而促进土壤重金属六价铬污染物的降解和转化，实现六价铬重金属污染土壤的原位修复。

CN102101123A的中国发明专利申请文献公开了一种重金属污染土壤原位修复方法，将亚微米或纳米铁、粉煤灰、含镁制剂和膨润土按照5～25:40～50∶1～10∶15～50的重量比例均匀混合，得到重金属污染土壤修复药剂；在重金属污染土壤的表面施加1～4cm厚度的重金属污染土壤修复药剂后，将受污染土壤表层20cm厚的土壤与施加的修复药剂通过翻耕的方式混合均匀；经3～6个月，重金属污染土壤中的重金属镉、铬、汞、铅、砷、镍、锌、铜、锰和钒还原成低价固定化的重金属，失去其生物有效性。

如上所述，虽然众多学者研发了多种微生物电池修复污染土壤的方法或重金属污染土壤原位修复方法，但均存在一些缺点，例如：(1)CN103975788A公开的方法对于修复大面积污染土壤所需成本较高，对于深度污染土壤的修复效果欠缺，且白天和夜间均需考虑植物的光照问题；(2)CN104259198A公开的方法将阴极、阳极分隔放置较为繁琐，并且阳极附近污染土壤会严重影响微生物活性，降低污染土壤的修复效果；(3)CN102101123A公开的方法很难适用于深层土壤的污染修复，且工艺复杂繁琐，所需成本较高，修复速度较慢。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种原位修复六价铬污染土壤的装置及方法，该装置结构简单，能够针对六价铬污染土壤进行原位修复，将土壤中的六价铬还原为低毒性且不易迁移的三价铬，修复工艺简单、修复效果彻底。

本发明提供一种原位修复六价铬污染土壤的装置，包括一端封闭的管体、碳刷阳极、碳布阴极、阳离子交换膜以及负载电阻；

所述管体侧壁上均匀设置有多个贯通孔，所述阳离子交换膜包覆于所述管体的外侧壁，所述碳布阴极包覆于所述阳离子交换膜的外侧，所述碳刷阳极插设于所述管体的内部；所述管体的内部还用于盛放阳极液；

所述碳刷阳极的一端通过钛丝与所述碳布阴极连接，所述负载电阻与所述钛丝串联。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述碳刷阳极表面附着产电菌。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述阳极液为以下组分的混合物：1g/L乙酸钠溶液、50mmol/L的磷酸盐缓冲溶液、12.5mL/L微量元素溶液和5mL/L维他命溶液。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述阳极液的pH为6.8-7.2，所述阳极液的电导率为7.1-7.5mS/cm。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述六价铬污染土壤的pH为2.0-6.0，所述六价铬污染土壤的含水率为不低于20％，所述六价铬污染土壤的温度为25-35℃。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，还包括电压检测器，所述电压检测器用于检测所述负载电阻的电压。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述管体为PVC材质且所述管体的横截面为圆形。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其中，所述碳刷阳极的直径与所述管体的直径相等。

本发明还提供一种原位修复六价铬污染土壤的方法，将上述任一所述的原位修复六价铬污染土壤的装置插入所述六价铬污染土壤中。

如上所述的原位修复六价铬污染土壤的方法，其中，所述原位修复六价铬污染土壤的装置中管体总体积与所述六价铬污染土壤的体积比为1：(40-50)。

其中，原位修复六价铬污染土壤的装置中管体总体积是指在待修复土壤中所有原位修复六价铬污染土壤的装置中的管体的体积之和，也就是说，在待修复土壤中可以包含多个原位修复六价铬污染土壤的装置。

本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置，在装置的阴极将六价铬还原为三价铬。阴极附近的六价铬首先被还原，根据浓度差扩散原理，远离阴极的土壤中的六价铬会逐渐向阴极附近扩散并在阴极不断被还原。随着土壤中六价铬向阴极的迁移，远离阴极的土壤中的六价铬的浓度逐渐降低。当不断更新阳极液时，六价铬污染土壤中的大部分六价铬均可被还原，完成对六价铬污染土壤的原位修复。当阳极液有限时，六价铬污染土壤中只有部分六价铬被还原，但六价铬污染土壤中的六价铬已经在阴极附近富集，六价铬污染范围已经缩小，此时可通过将阴极附近的土壤与原土壤分离，完成对六价铬污染土壤的原位修复。

本发明的实施，至少具有以下优势：

1、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置能够对被六价铬污染的土壤进行原位修复，避免挖取土壤，简单易行，省时不费力，且不破坏土壤结构，不影响原生环境；

2、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置结构简单、无需单独设置阳极室和阴极室、制造成本低；

3、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置针对土壤表层及深层的污染均有很好的去除效果，并且可以根据土壤受污染深度自行设计组件高度，应用范围广；

4、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置直接将六价铬污染土壤作为阴极室，并且无需向阴极室中额外添加电子受体，直接利用土壤中六价铬进行反应，修复效率高；

5、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置在不需要外界提供电能的条件下，能够完成对土壤中六价铬的富集和还原，有效控制了对六价铬污染土壤的修复成本；

6、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置不仅不需要外界提供电能，装置本身可产生额外电能，这些电能可以收集另做他用，进一步降低土壤修复成本；

7、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置产生的额外电能(即电压)可用于实时指示污染土壤的修复的进程。当更换新的阳极液而装置电压仍然较低时，可认为污染土壤中的六价铬已经基本全部还原，修复完成；

8、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置在使用过程中稳定简易，易于维护，可长期使用；

9、本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置无需向土壤中添加任何化学药物的辅助便能够对土壤中六价铬进行处理，避免了土壤的二次污染，是一种绿色环保、低成本的原位土壤修复技术。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原位修复六价铬污染土壤的装置的剖面图；

图2为本发明原位修复六价铬污染土壤的装置的使用示意图；

图3为利用本发明原位修复六价铬污染土壤的装置对六价铬污染土壤的的修复时产生的额外电能图；

图4为利用本发明原位修复六价铬污染土壤的装置对六价铬污染土壤的的修复结果示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明原位修复六价铬污染土壤的装置的剖面图，如图1所示，本实施例提供一种原位修复六价铬污染土壤的装置，包括一端封闭的管体1、碳刷阳极2、碳布阴极3、阳离子交换膜4以及负载电阻5；

管体1侧壁上均匀设置有多个贯通孔6，阳离子交换膜4包覆于管体1的外侧壁，碳布阴极3包覆于阳离子交换膜4的外侧，碳刷阳极2插设于管体1的内部；管体1的内部还用于盛放阳极液；

碳刷阳极2的一端通过钛丝与碳布阴极3连接，负载电阻5与钛丝串联。

具体地，管体1一端封闭且管体1侧壁上均匀开设有多个贯通孔6，在管体1的外侧壁包覆有阳离子交换膜4，该阳离子交换膜4紧密贴附于管体1的外侧壁，也就是说，阳离子交换膜4通过阻隔多个贯通孔6而实现了除阳离子外的其他物质在管体1内外的交流连通(由于土壤中的六价铬以重铬酸根的形式存在，因此阳离子交换膜4也能够避免重铬酸根进入管体1内部而造成污染)。除此之外，碳布阴极3包覆于阳离子交换膜4外侧且与阳离子交换膜4紧密贴附。

在管体1的内部，碳刷阳极2从管体1的未封闭端竖直进入管体1内部并插设在管体1的内部，且碳刷阳极2的一端与管体1内部的封闭端接触，碳刷阳极2的另一端通过钛丝在管体1外部与碳布阴极3连接。具体在操作时，可以将钛丝的一端与碳刷阳极2的靠近管体1未封闭端的一端缠绕连接，将钛丝的另一端与碳布阴极3缠绕连接，从而在管体1外部实现碳布阴极3与碳刷阳极2的连接，形成了闭合回路。同时，负载电阻5还在管体1外部与钛丝串联连接。

上述对本实施例的原位修复六价铬污染土壤的装置的结构进行了详细的描述。

图2为本发明原位修复六价铬污染土壤的装置的使用示意图，请同时参考图1-图2，在使用时，首先需要将管体1竖直插入待修复的六价铬污染土壤8中，具体地，管体1在六价铬污染土壤8中，负载电阻5在六价铬污染土壤8外。然后通过管体1的未封闭端向管体1内部注入阳极液，当阳极液注满后，可以利用橡皮塞将管体1的未封闭端堵塞封闭。其中，阳极液是一种含有有机物(即电子供体)的溶液，并且需要现场使用时再进行配置，也可以采用可生物降解的实际有机废水作为阳极液。此时，管体1内部具有碳刷阳极2和阳极液，管体1内部即为阳极室，而六价铬污染土壤直接和碳布阴极3接触，六价铬污染土壤8即为阴极室。因此，本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置结构简单，无需另外划分阴极室以及阳极室。

为了保证本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置的良好运行，本发明的阳极液可以为：1g/L乙酸钠溶液、50mmol/L的磷酸盐缓冲溶液、微量元素溶液(12.5mL/L)和维他命溶液(5mL/L)。

进一步地，阳极液的pH为6.8-7.2，阳极液的电导率为7.1-7.5mS/cm。其中，阳极液的pH优选为7.0，阳极液的电导率优选为7.14mS/cm。

其中，微量元素溶液的组成如表1所示，维他命溶液的组成如表2所示。

表1微量元素溶液浓度组成

成分	浓度(g/L)
		NTA	1.5
MgSO₄	3
		MnSO₄·H₂O	0.5
NaCl	1
		FeSO₄·7H₂O	0.1
CaCl₂·2H₂O	0.1
		Co Cl2·6H₂O	0.1
ZnCl₂	0.13
		CuSO₂·5H₂O	0.01
AlK(SO₄)₂·12H₂O	0.01
		H₃BO₃	0.01
Na₂MoO₄	0.025
		NiCl₂·6H₂O	0.024
Na₂WO₄·2H₂O	0.025

表2维他命溶液的组成

成分	浓度(g/L)
		生物素	2×10^-3
叶酸	2×10^-3
		维生素B6	1×10^-2
维生素B2	5×10^-3
		维生素B1	5×10^-3
烟酸	5×10^-3
		维生素B5	5×10^-3
维生素B12	1×10^-4
		对氨基苯甲酸	5×10^-3
硫辛酸	5×10^-3

以下，对本实施例的原位修复六价铬污染土壤的装置工作原理进行介绍。

当将管体1竖直插设于六价铬污染土壤中并向管体1内部(即阳极室)注入阳极液后，阳极室中的微生物会分解有机物，使有机物发生氧化反应生成二氧化碳和水的同时还释放出电子和质子。管体1内部释放的电子会被管体1内部的碳刷阳极2传导并随着钛丝离开管体1内部而与碳布阴极3接触，管体1内部释放的质子会通过管体1外侧壁的贯通孔6和阳离子交换膜4输出管体1并与碳布阴极3接触。由于碳布阴极3与六价铬污染土壤接触，因此电子、质子会与土壤中的重铬酸根(六价铬)发生还原反应从而将重铬酸根还原为三价铬。

随着碳布阴极3周围重铬酸根的还原，碳布阴极3周围的重铬酸根浓度逐渐降低，因此根据浓差扩散原理，远离碳布阴极3的土壤中的重铬酸根会向碳布阴极3迁移并被还原为三价铬，从而完成六价铬污染土壤的原位修复。

另外需要指出的是，在阳极液有限的情况下，随着阳极液的消耗，重铬酸根的还原速率会逐渐降低，因此在阳极液消耗完毕后，由碳布阴极3远处迁移至碳布阴极3周围的重铬酸根会由于无法继续获得电子和质子而无法被还原，最终在远离碳布阴极3的土壤中的重铬酸根的浓度低于碳布阴极3周围土壤中的重铬酸根的浓度。此时，只需要将碳布阴极3周围土壤与原位土壤进行分离，便完成对六价铬污染土壤的原位修复。

为了能够更好的促进碳刷阳极2将管体1中生成的电子通过钛丝输向碳布阴极3，本发明的碳刷阳极2表面附着有产电菌，从而能够增强其导电性。

在使用本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置之前，需要对碳刷阳极2依序进行清洗处理和活化处理，即，去除碳刷阳极2表面杂质、形成产电菌附着。

该清洗处理包括：将碳刷阳极2依序分别在丙酮、过二硫酸胺和硫酸中浸泡后，450℃烘烧，得到清洗后的碳刷阳极2。

具体地，将碳刷阳极2首先在丙酮溶液中浸泡至少12h，然后在200g/L的过二硫酸铵和100mL/L的浓硫酸的混合液中浸泡15min，取出后，用蒸馏水冲洗三遍，最后在450℃的马弗炉中烘烧30min，最终碳刷阳极2上负载正电荷，得到清洗后的碳刷阳极2。

该活化处理包括：将清洗后的碳刷阳极2通过设有电阻的导线与碳布阴极3连接后，将碳刷阳极2浸泡在含有厌氧污泥的阳极液中(其中，厌氧污泥的质量为阳极液质量的20-50％)，1-5周后，碳刷阳极2表面被产电菌所附着。

同时，经过发明人的研究，当待修复的六价铬污染土壤在一定条件下时，其中，当六价铬污染土壤的pH为2.0-6.0，六价铬污染土壤的含水率为不低于20％，六价铬污染土壤的温度为25-35℃时，能够进一步增强修复效果。优选的，六价铬污染土壤的pH为2.0，含水率为30％，温度为28℃。在具体操作时，可以通过H₃PO₄调节六价铬污染土壤的pH，从而使六价铬污染土壤的pH处于适宜范围。

管体1中的阳极液能够产生电子是因为阳极液中的微生物对阳极液中的有机物进行氧化而得，在经过一段时间后，阳极液中的有机物消耗完毕，从而会造成无法发生氧化反应生成电子的情况。

为了避免上述情况的发生，可以在本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置中设置一电压检测器7，用以检测碳刷阳极2与碳布阴极3之间的电压。具体操作时，电压检测器7的两端通过导线分别与负载电阻5的两端连接，其中导线为铜导线。

当阳极液中的有机物消耗完毕后，碳刷阳极与碳布阴极3的电流就会减小，继而通过电压检测器7反应出来。当检测到的电压小于等于20mV时，可以对阳极液进行补充更换，保证阳极液中微生物的正常代谢生长。

进一步地，本发明的负载电阻5的电阻值为1-1500Ω。

其中，通过控制负载电阻5的阻值大小也能够对土壤中六价铬的处理时间进行控制。具体地，负载电阻5的阻值越小，体系电流就会增大，碳布阴极3周围的重铬酸根的还原速率加快，从而土壤中重铬酸根向碳布阴极3迁移的速率增大，进一步缩短了土壤的处理修复时间。但是，为了避免短路的情况发生，负载电阻5的阻值不得低于1Ω。

进一步，为了便于操作以及降低成本，本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置中的管体1可以是圆柱形的PVC管材。并且当碳刷阳极2的直径与圆柱形管体1的直径相等时，能够增加产电菌的附着，提高电子的传递速率。

通过本发明的装置能够对含有六价铬的土壤进行原位治理，具体的，将管体1垂直插入待处理的土壤中，将阳极液注入管体1并用橡皮塞堵住管体1的未封闭端，随着阳极液中氧化反应的进行，释放的电子将通过碳刷阳极2和钛丝传递到碳布阴极3上，释放的质子将通过管体1侧壁的贯通孔6和阳离子交换膜4输出管体1传递到碳布阴极3上，由于待处理的土壤与碳布阴极3接触，碳布阴极3周围土壤中的重铬酸根会首先与电子和质子发生还原反应生成三价铬，由于重铬酸根会从高浓度的方向向低浓度的方向迁移，因此碳布阴极3远处的重铬酸根也会通过迁移的方式最终在碳布阴极3周围完成还原。

在一定体积的待处理的六价铬污染土壤中，若阳极液以及本发明的装置有限，则当阳极液消耗完毕后，六价铬污染土壤中的六价铬已经大部分聚集在碳布阴极3附近，从而将靠近碳布阴极3的土壤与原土壤分离，完成六价铬清除操作，从而对六价铬污染土壤进行了处理修复；若本发明的装置数量多且阳极液能够无限补充，则能够将待处理的六价铬污染土壤中的六价铬进行大面积的还原。

本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置结构简单，无需单独规划阳极室以及阴极室，能够快速高效的对六价铬污染土壤进行原位修复，修复成本低，修复工艺简洁易操作。

本发明还提供一种原位修复六价铬污染土壤的方法，通过使用上述原位修复六价铬污染土壤的装置完成，具体地，将管体1竖直插入待修复的土壤中，并向管体1内部注入阳极液后利用橡皮塞封堵管体1的未封闭端。此时，管体1内部为阳极室，待修复土壤为阴极室，随着阳极室内阳极液的氧化反应的进行，释放的电子通过阳极碳刷、钛丝传递到碳布阴极3上，释放的质子通过管体1侧壁的贯通孔6和包覆于管体1外侧壁的阳离子交换膜4传递到碳布阴极3上，土壤中的重铬酸根(六价铬的存在方式)会与电子和质子发生还原反应生成三价铬，从而对土壤中的六价铬进行处理。

当阳极液消耗完毕，可以通过打开橡胶塞而完成阳极液的补给。

进一步地，为了优化对土壤中的六价铬的处理效果，原位修复六价铬污染土壤的装置中管体1与所述六价铬污染土壤的体积比为1：(40-50)。

本发明的原位修复六价铬污染土壤的方法简单易操作，能够在有限的时间内对六价铬污染土壤进行高效的修复。

试验例

以下，利用本发明中图1所示的原位修复六价铬污染土壤的装置对六价铬污染的土壤进行原位修复处理试验。

该试验例中，阳极碳刷的尺寸为：阳极碳刷总长20cm，阳极碳刷刷毛部分为15cm，阳极碳刷刷毛直径为2cm，已使用污水处理厂厌氧池的污泥对碳刷进行活化，反应器已运行半年，运行状况良好；

碳布阴极的尺寸为：19×15cm；

阳离子交换膜的尺寸为：19×15cm；

管体为PVC圆管，且尺寸为：直径35mm，高为20cm，在其上均匀分布着28个直径为2cm的贯通孔；

导线选择铜导线；

负载电阻为1000Ω；

该试验例中，将待处理土壤填至于圆筒中以模拟污染土壤环境，圆筒尺寸为高30cm，直径19cm，其中，待处理土壤的六价铬浓度为150mg/kg，pH值为2，含水率为30％，温度为28℃；

将上述原位修复六价铬污染土壤的装置直接插入模拟污染土壤中，且放置在模拟污染土壤正中央，保持待处理土壤的含水率，使其湿透以保证土壤中的六价铬离子不断向碳布阴极迁移。PVC圆管内放置有阳极液，其中阳极液为以下组分的混合物：1g/L乙酸钠溶液、50mmol/L的磷酸盐缓冲溶液、12.5mL/L微量元素溶液和5mL/L维他命溶液，微量元素溶液和维他命溶液分别如表1和表2所示。

阳极碳刷上附着有产电菌，分解乙酸钠，产生的电子经钛丝传递到碳布阴极，产生的质子穿过贯通孔和阳离子交换膜传递到碳布阴极，土壤中的六价铬在碳布阴极的表面被还原为三价铬。

监测电压检测器的检测结果，图3为利用本发明原位修复六价铬污染土壤的装置对六价铬污染土壤修复时产生的额外电能图。根据电压监测结果，每3天更换一次阳极液，用ICP-MS测定运行60天后土壤的总铬含量。选取距离碳布阴极1cm、4cm、7cm位置的土壤进行测定，检测结果如图4。

图4为利用本发明原位修复六价铬污染土壤的装置对六价铬污染土壤的修复结果示意图。如图4所示，土壤中六价铬的去除率随着土壤离碳布阴极的距离的减小而减小，即，离碳布阴极越远的土壤中的六价铬的去除率越高。也即是说，随着碳布阴极周围土壤六价铬浓度的降低，远离碳布阴极的土壤中的高浓度的六价铬会向低浓度六价铬的土壤(即碳布阴极周围土壤)迁移，从而使远离碳布阴极土壤中的六价铬的去除率大于碳布阴极周围土壤中的六价铬的去除率。该结果也进一步证明了本发明的原位修复六价铬污染土壤的装置能够对六价铬污染土壤进行有效的原位修复。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，包括一端封闭的管体、碳刷阳极、碳布阴极、阳离子交换膜以及负载电阻；

2.根据权利要求1所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述碳刷阳极表面附着产电菌。

3.根据权利要求1所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述阳极液为以下组分的混合物：1g/L乙酸钠溶液、50mmol/L的磷酸盐缓冲溶液、12.5mL/L微量元素溶液和5mL/L维他命溶液。

4.根据权利要求3所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述阳极液的pH为6.8-7.2，所述阳极液的电导率为7.1-7.5mS/cm。

5.根据权利要求1所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述六价铬污染土壤的pH为2.0-6.0，所述六价铬污染土壤的含水率为不低于20％，所述六价铬污染土壤的温度为25-35℃。

6.根据权利要求1所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，还包括电压检测器，所述电压检测器用于检测所述负载电阻的电压。

7.根据权利要求1所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述管体为PVC材质且所述管体的横截面为圆形。

8.根据权利要求7所述的原位修复六价铬污染土壤的装置，其特征在于，所述碳刷阳极的直径与所述管体的直径相等。

9.一种原位修复六价铬污染土壤的方法，其特征在于，通过权利要求1-8任一所述的原位修复六价铬污染土壤的装置实施。

10.根据权利要求9所述的原位修复六价铬污染土壤的方法，其特征在于，所述原位修复六价铬污染土壤的装置中管体总体积与所述六价铬污染土壤的体积比为1：(40-50)。