CN109174951A - 一种六价铬污染土壤的电动力修复方法 - Google Patents

一种六价铬污染土壤的电动力修复方法 Download PDF

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孙荣
龚万祺
洪俊明
张倩
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • B09C1/085—Reclamation of contaminated soil chemically electrochemically, e.g. by electrokinetics

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Abstract

本发明公开了一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，改善了传统土壤修复技术耗费人工多，接触有害物质多的缺点，体现了它具有良好的现场土壤修复潜力，具有较高的修复效率和可靠性，具有较强的经济可行性和环境友好性的优势。六价铬污染土壤在经过电动力修复处理后，土壤中的六价铬得到了很好的去除，原先土壤中的六价铬通过电迁移的作用富集在阳极槽，5天后六价铬的去除率可以达到80％以上。

Description

一种六价铬污染土壤的电动力修复方法
技术领域
本发明涉及一种六价铬污染土壤的电动力修复方法。
背景技术
随着我国城市化和工业化进程的加快，不断增长的城市人口和工矿企业产生了大量污水，对生态环境产生了严重的污染。铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革等行业常用的原料，这些行业产生大量的铬废渣，其中六价铬(离子)具有致癌作用，我国现在铬渣的处理时铬盐行业最困难的问题，即使将铬渣完全治理，被污染的土壤由于其长期性和滞后性，土壤修复依然是急待解决的问题。如何处理铬污染的土壤，已成为目前迫切需要解决的问题。目前主要以客翻换土、钝化、淋洗、化学固定等方法为主的物理化学修复技术和以植物、微生物和动物为主的生物修复技术，然而目前仍缺乏经济高效且环境友好的技术将重金属从污染土壤中移走。如何解决土壤中的有毒有害物质，尤其是重金属危害，成为国家、研究机构和普通百姓共同关注的焦点问题。
目前的土壤修复方法中，土壤淋洗技术需要添加昂贵的淋洗液，且淋洗液容易造成地下水污染，在修复土壤的同时却污染了地下水；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金属的同时也将植物必须的Ca和Mg等营养元素淋洗出根际，造成植物营养元素的缺失，使土壤变性。
而在植物修复技术中，植物可能通过自身及其根际微生物的作用，将环境中挥发性重金属挥发到大气中去，但这种方法将污染物转移到大气中，对人类和生物具有一定的风险；并且该技术存在着大多植物生物量小，生长慢，机械操作难度大，不易推广等难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，解决了上述背景技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，包括如下步骤：
(1)制备反应器：所述反应器包括一个土壤槽，在土壤槽两端分别设置两个电极槽，所述电极槽中填充有电解液；所述土壤槽与电极槽通过隔板连接，所述隔板上有若干直径为0.8～1.2mm的通孔；所述电极槽内分别插入两块石墨烯电极板，两块石墨烯电极板间通过导线连接有直流电源和万用表；
(2)将300～400g污染土壤加入到反应器的土壤槽中并压实；
(3)加蒸馏水润湿土壤直至土壤被完全润湿且和两极槽液面齐平；
(4)通上6.0～7.0V直流电源，在1～2V/cm的电压梯度下运行5～10天；
(5)关掉直流电源，将处理后的土壤取出自然风干3～7天，将风干土壤切成等量的五部分，从靠近阳极区域到靠近阴极区域分别标记为S1、S2、S3、S4、S5，并测定每部分的六价铬离子浓度，从而计算六价铬的去除率。六价铬在土壤中以含氧阴离子形态存在(主要是CrO4 2-、HCrO4 -、Cr2O7 2-)，施加电压后，两块电极板之间形成电流，六价铬在电流的作用下向阳极迁移，经过电迁移的作用移除出土壤，并在阳极槽中富集，最后收集阳极液集中处置，从而达到去除土壤中六价铬的目的。
在本发明一较佳实施例中，所述反应器的土壤槽和电极槽为塑料材质。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(2)中污染土壤取样量为300g。
在本发明一较佳实施例中，所述步骤(3)中电压梯度为1V/cm，运行时间为5天。
在本发明一较佳实施例中，所述风干时间为5天。
在本发明一较佳实施例中，所述电极槽内电极液组分为：蒸馏水。
在本发明一较佳实施例中，所述土壤槽为长方形容器。
在本发明一较佳实施例中，所述电极槽大小相同。
在本发明一较佳实施例中，所述通孔为圆形。
六价铬在土壤中以含氧阴离子形态存在(主要是CrO4 2-、HCrO4 -、Cr2O7 2-)，施加电压后，两块电极板之间形成电流，六价铬在电流的作用下向阳极迁移，经过电迁移的作用移除出土壤，并在阳极槽中富集，最后收集阳极液集中处置，从而达到去除土壤中六价铬的目的。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明的六价铬污染土壤的电动力修复方法，改善了传统土壤修复技术耗费人工多，接触有害物质多的缺点，体现了它具有良好的现场土壤修复潜力，具有较高的修复效率和可靠性，具有较强的经济可行性和环境友好性的优势。六价铬污染土壤在经过电动力修复处理后，土壤中的六价铬得到了很好的去除，原先土壤中的六价铬通过电迁移的作用富集在阳极槽，5天后六价铬的去除率可以达到80％以上。
附图说明
图1为本发明反应器示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，包括如下步骤：
(1)请查阅图1，制备反应器：所述反应器由PC塑料制成，包括一个土壤槽，所述土壤槽设置为长方形容器，在土壤槽两端分别设置两个等大的电极槽，分别为阴极槽和阳极槽，所述两个电极槽中填充有蒸馏水；所述土壤槽与电极槽通过PC塑料隔板连接，所述隔板上有15个直径为1.0mm的圆孔；所述电极槽内分别插入两块石墨烯电极板，两块石墨烯电极板间通过导线连接有直流电源和万用表；
(2)向反应器的土壤槽中加入300g污染土壤并压实，所述污染土壤经测定：六价铬浓度为1.0173mg/g；
(3)加蒸馏水润湿土壤直至土壤被完全润湿且和两极槽液面齐平；
(4)连通导线，设置6.5V的直流电压(电压梯度为1V/cm)，开启电源并在该电压下运行5天；
(5)关掉直流电源，取出两极液，待土壤自然风干5天后将土壤五等分(靠近阳极部分到靠近阴极部分分别为S1～S5)，并测定每部分的六价铬离子浓度，从而计算六价铬的去除率：
测得S1＝0.2827mg/g，S2＝0.2163mg/g，S3＝0.1551mg/g，S4＝0.1143mg/g，S5＝0.0786mg/g，从而计算出土壤六价铬的去除率达到83.34％。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备反应器：所述反应器包括一个土壤槽，在土壤槽两端分别设置两个电极槽，所述电极槽中填充有电解液；所述土壤槽与电极槽通过隔板连接，所述隔板上有若干直径为0.8～1.2mm的通孔；所述电极槽内分别插入两块石墨烯电极板，两块石墨烯电极板间通过导线连接有直流电源和万用表；
(2)将300～400g污染土壤加入到反应器的土壤槽中并压实；
(3)加蒸馏水润湿土壤直至土壤被完全润湿且和两极槽液面齐平；
(4)通上6.0～7.0V直流电源，在1～2V/cm的电压梯度下运行5～10天；
(5)关掉直流电源，将处理后的土壤取出自然风干3～7天，将风干土壤切成等量的五部分，并测定每部分的六价铬离子浓度，从而计算六价铬的去除率。
2.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述反应器的土壤槽、电极槽和隔板为PC塑料材质。
3.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述步骤(2)中污染土壤取样量为300g。
4.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述步骤(3)中电压梯度为1V/cm，运行时间为5天。
5.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述风干时间为5天。
6.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述电极槽内电极液组分为：蒸馏水。
7.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述土壤槽为长方形容器。
8.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述电极槽大小相同。
9.根据权利要求1所述的一种六价铬污染土壤的电动力修复方法，其特征在于：所述通孔为圆形。
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