CN110576033A - 一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法。电场为垂直的两个分电场，每个分电场由一组电极激发产生；将吸附柱均匀排列在电场中间，排布方式为梅花状。电极是二维电极或三维电极；二维电极为平板状电极，三维电极是由一组金属棒或金属管排列而成；吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。本发明将双电场电动修复技术与吸附法相结合，克服了传统的单电场中重金属离子的一维运动模式，重金属离子是二维运动，运动轨迹实现多样化，将分散的重金属污染物在电动力的作用下同时向多个方向迁移到吸附区，通过更换吸附剂实现重金属的原位去除，利用吸附剂的循环再生，不仅节省费用，而且提高了电动力学修复的效果。

Description

一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法
技术领域
本发明涉及土壤重金属分离领域，具体涉及一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法。
背景技术
土壤重金属污染主要是Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn等污染，具有形态多变、价态不同、毒性不同、迁移化、形式多等特点。过量的重金属可引起生物生理功能紊乱、营养失调，且重金属不易迁移、不易随水淋滤、不易被微生物分解，可通过食物链进入人体，从而影响人体健康。
土壤重金属污染修复技术主要包括物理、化学、生物以及农业生态修复技术。物理修复技术主要包括工程修复法、气相抽提技术和电动修复技术；化学修复技术主要包括化学淋洗修复技术和化学固定；生物修复分为植物修复、动物修复和微生物修复；农业生态修复可通过调节土壤的pH和Eh、增加有机肥以及增强离子拮抗作用来减少作物对重金属的吸收，从而降低生物有效性，减少重金属向作物的转移。
电动修复技术是一种行之有效的原位物理修复技术，是通过在污染土壤的两端施加一个直流电场，重金属污染物将在多种迁移机制下进行迁移，并在电极附近由溶液导出土壤，当重金属含量达到一定浓度后可以将电解液排入污水池进行适当的物理或常规的化学处理，实现受污染土壤的清洁修复。重金属污染物在电场下的迁移机制主要包括：电泳、电渗流和电迁移等。单纯的电动修复效率不高的主要原因是污染物从土壤中解吸能力低，移动路径长以及碱性带的存在。
吸附法大多研究都是选用多孔材料作为化学固定剂来固化修复土壤；另外一种情况就是选择一种高效经济环保的吸附剂，投放到土壤中，吸附土壤中的重金属后再取出，回收利用。其中固化法难以将重金属从土壤中分离出来；可回收情况存在的问题是重金属在土中移动性差，在土中扩散慢。
目前，常用的吸附材料包括高分子吸附材料[1]、沸石膨润土[2]等多孔材料、金属氧化物[3]以及其他吸附材料。
因此，在我们的研究中，将双电场分离土壤重金属的电动修复方法和吸附法相结合来提高去除效率。由于传统的单电场结合是单方向反复移动，运动有限，故设置双电场。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法。
本发明的技术方案如下:
一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法，电场为垂直双电场，重金属离子是二维运动，运动轨迹实现多样化，包括如下步骤：
1)、设置相互垂直的两个分电场，每个分电场由一组电极激发产生；
2)、将吸附柱均匀排列在电场中间，排布方式为梅花状。
所述步骤1)中电极是二维电极，也可以是三维电极；二维电极为平板状电极，三维电极是由一组金属棒或金属管排列而成。
所述步骤1)中电极埋入土壤中的高度与被治理土壤深度保持一致；电压控制在0.2-2V/cm；供电方式为间歇式或电极交互式；两组电极可以同时供电，也可以交替供电。
所述步骤2)中吸附柱的直径为0.1-0.5m，高度与电极的高度一致，排列方式为梅花式，交错分布。
所述步骤2)中吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。
所述筛管一般采用但又不局限于金属材料。
所述筛管内的吸附材料多样新颖，可以为活性炭、生物炭、沸石分子筛，以及其他可以吸附固化重金属的材料。吸附柱内的材料可以回收，经再生后可以重复使用。
与现有技术相比，本发明具有的优点：
本发明将双电场电动修复技术与吸附法相结合，克服了传统单电场电动修复的缺陷：污染物从土壤中解吸能力低，移动路径长以及碱性带的存在；同时克服了单纯吸附法的缺陷：固化法难以将重金属从土壤中分离出来，而可回收情况存在的问题是重金属在土中移动性差，在土中扩散慢。二者结合克服了传统的单电场中重金属离子的一维运动模式，将分散的重金属污染物在电动力的作用下同时向多个方向迁移到吸附区，通过更换吸附剂实现重金属的原位去除，利用吸附剂的循环再生，不仅节省费用，而且提高了电动力学修复的效果。
附图说明
图1为二维电极组合装置；
图2为三维电极组合装置。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
工作电场由相互垂直的两个分电场构成，每个分电场由一组电极激发产生。每组电极均包括相互平行的阳极和阴极，通过导线分别与供电电源的正负极相连接，通电激发形成一个分电场。两组电极各自构成的分电场相互垂直。
实施例1：
电极选用二维电极，为平板状电极(如图1)，材料选用导电塑料，电极埋入土壤中的高度与被治理土壤深度保持一致。电压控制在0.2V/cm。供电方式为间歇式，间歇式供电可以实现重金属离子的脉动；两组电极同时供电。
吸附柱均匀排列在电场中间，本发明的吸附区具体设置为4排4列共16组，每组由6个吸附柱构成，皆为梅花状排布。吸附柱的直径为0.1m，高度与电极的高度一致，梅花式交错分布，最大限度提高重金属与吸附材料的接触频率，提高重金属捕集效率。
吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。筛管采用金属材料。筛管内的吸附材料为活性炭。吸附柱内的材料可以回收，经再生后可以重复使用。
选取了一块中等污染程度的Cd污染土地进行修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Cd的平均去除率达到65％。
同时，在这块污染土地设置了单电场电动修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Cd的平均去除率达到20％。
实施例2：
电极是三维组合电极，由一组金属棒排列而成(如图2)。电极埋入土壤中的高度与被治理土壤深度保持一致。电压控制在1.1V/cm。供电方式为电极交互式，电极交互式供电通过阴阳极互换方式实现重金属离子的往复运动。两组电极交替供电。
吸附柱均匀排列在电场中间，本发明的吸附区具体设置为3排4列共12组，每组由6个吸附柱构成，皆为梅花状排布。吸附柱的直径为0.3m，高度与电极的高度一致，梅花式交错分布，最大限度提高重金属与吸附材料的接触频率，提高重金属捕集效率。
吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。筛管采用金属材料。筛管内的吸附材料为生物炭。吸附柱内的材料可以回收，经再生后可以重复使用。
选取了一块中等污染程度的Cr污染土地进行修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Cr的平均去除率达到76％。
同时，在这块污染土地设置了单电场电动修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Cr的平均去除率达到24％。
实施例3：
电极是三维组合电极，由一组金属管排列而成(如图2)。电极埋入土壤中的高度与被治理土壤深度保持一致。电压控制在2V/cm。供电方式为间歇式，间歇式供电可以实现重金属离子的脉动。两组电极交替供电。
吸附柱均匀排列在电场中间，本发明的吸附区具体设置为3排3列共9组，每组由 6个吸附柱构成，皆为梅花状排布。吸附柱的直径为0.5m，高度与电极的高度一致，梅花式交错分布，最大限度提高重金属与吸附材料的接触频率，提高重金属捕集效率。
吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。筛管采用金属材料。筛管内的吸附材料为沸石分子筛。吸附柱内的材料可以回收，经再生后可以重复使用。
选取了一块重度污染程度的Ni污染土地进行修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Ni的平均去除率达到58％。
同时，在这块污染土地设置了单电场电动修复，4个月后，随机选取4个点的污染土检测，Ni的平均去除率达到18％。
表1实施例1-3工艺条件
表2实施例1-3去除效果
实施例 污染类型 污染程度 双电场去除率(％) 单电场去除率(％)
1 Cd污染土 中度污染 65％ 20％
2 Cr污染土 中度污染 76％ 24％
3 Ni污染土 重度污染 58％ 18％
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
相关文献：
[1]吕瑶姣，刘跃龙，张季爽.螯合纤维的合成及其吸附重金属离子的研究[J].环境与开发，2001(2)：23-24.
[2]Wang S,Peng Y.Natural zeolites as effective adsorbents in waterand wastewater treatment[J]. Chemical Engineering Journal,2010,156(1):11-24.
[3]Hua M,Zhang S,Pan B,et al.Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides:A review[J].Journal of HazardousMaterials,2012,211-212:317-331。

Claims (9)

1.一种双电场巡游式吸附分离土壤重金属的电动修复方法，其特征在于，电场为垂直双电场，包括如下步骤：
1)、设置相互垂直的两个分电场，每个分电场由一组电极激发产生；
2)、将吸附柱均匀排列在电场中间，排布方式为梅花状。
2.根据权利要求1所述的电动修复方法，其特征在于，所述步骤1)中电极是二维电极或三维电极。
3.根据权利要求2所述的电动修复方法，其特征在于，二维电极为平板状电极，三维电极是由一组金属棒或金属管排列而成。
4.根据权利要求1所述的电动修复方法，其特征在于，所述步骤1)中电极埋入土壤中的高度与被治理土壤深度保持一致；电压为0.2-2V/cm；供电方式为间歇式或电极交互式；两组电极同时供电或交替供电。
5.根据权利要求1所述的电动修复方法，其特征在于，所述步骤2)中梅花状排列的吸附柱的直径为0.1-0.5m，高度与电极的高度一致。
6.根据权利要求1所述的电动修复方法，其特征在于，所述步骤2)中吸附柱由筛管和管内填充的吸附材料组成。
7.根据权利要求6所述的电动修复方法，其特征在于，所述筛管采用金属材料。
8.根据权利要求6所述的电动修复方法，其特征在于，所述筛管内的吸附材料为活性炭、生物炭、沸石分子筛或吸附固化重金属的材料。
9.根据权利要求6所述的电动修复方法，其特征在于，所述吸附柱内的材料回收经再生后重复使用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110976507A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 湖北群盛环境科技发展有限公司 一种用于原位修复重金属污染土壤的电场辅助吸附提取方法
CN111085536A (zh) * 2019-12-31 2020-05-01 杭州渗源环境科技有限公司 一种土壤修复工艺
CN113231460A (zh) * 2021-05-31 2021-08-10 中南林业科技大学 污染土壤的三维电动修复装置及电动修复方法
CN114951256A (zh) * 2022-05-24 2022-08-30 江苏澳洋环境科技有限公司 一种土壤电动改良系统
CN115971235A (zh) * 2022-12-14 2023-04-18 西安交通大学 一种利用空间点阵电极电动修复污染土壤的方法
CN118255492A (zh) * 2024-05-07 2024-06-28 宿迁雷厉环保科技有限公司 一种重金属污水处理设备及处理方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102513344A (zh) * 2012-01-04 2012-06-27 大恩(天津)环境技术研发有限公司 一种电动力学修复重金属污染土壤新方法
CN103706622A (zh) * 2013-12-25 2014-04-09 江苏大地益源环境修复有限公司 污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置
CN105289524A (zh) * 2015-11-09 2016-02-03 湖南有色金属研究院 柚子皮重金属吸附剂及其制备方法和应用
CN205042873U (zh) * 2015-10-12 2016-02-24 中咨国宜(北京)环境修复技术有限公司 重金属污染土壤处理系统
CN105618472A (zh) * 2015-12-22 2016-06-01 湖南森美思环保有限责任公司 一种永久去除重金属污染土壤中有效态重金属的方法
CN106269829A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 环境保护部华南环境科学研究所 一种广适高效无损原位修复受重金属污染农田的方法
CN207343449U (zh) * 2017-08-09 2018-05-11 武汉市园林建筑工程公司 一种电动修复重金属污染土壤的装置
CN207533672U (zh) * 2017-11-16 2018-06-26 天津市环境保护科学研究院 重金属污染电动修复装置及其系统
CN108326030A (zh) * 2018-01-11 2018-07-27 上海理工大学 可变换阵列式电极的土壤重金属修复装置
CN109081501A (zh) * 2018-07-23 2018-12-25 徐州工程学院 一种用于土壤重金属污染修复的设备
CN109821876A (zh) * 2019-01-24 2019-05-31 湖州师范学院 一种治理土壤重金属污染的工艺

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102513344A (zh) * 2012-01-04 2012-06-27 大恩(天津)环境技术研发有限公司 一种电动力学修复重金属污染土壤新方法
CN103706622A (zh) * 2013-12-25 2014-04-09 江苏大地益源环境修复有限公司 污染土壤电动修复的均匀电场获得方法与装置
CN205042873U (zh) * 2015-10-12 2016-02-24 中咨国宜(北京)环境修复技术有限公司 重金属污染土壤处理系统
CN105289524A (zh) * 2015-11-09 2016-02-03 湖南有色金属研究院 柚子皮重金属吸附剂及其制备方法和应用
CN105618472A (zh) * 2015-12-22 2016-06-01 湖南森美思环保有限责任公司 一种永久去除重金属污染土壤中有效态重金属的方法
CN106269829A (zh) * 2016-10-28 2017-01-04 环境保护部华南环境科学研究所 一种广适高效无损原位修复受重金属污染农田的方法
CN207343449U (zh) * 2017-08-09 2018-05-11 武汉市园林建筑工程公司 一种电动修复重金属污染土壤的装置
CN207533672U (zh) * 2017-11-16 2018-06-26 天津市环境保护科学研究院 重金属污染电动修复装置及其系统
CN108326030A (zh) * 2018-01-11 2018-07-27 上海理工大学 可变换阵列式电极的土壤重金属修复装置
CN109081501A (zh) * 2018-07-23 2018-12-25 徐州工程学院 一种用于土壤重金属污染修复的设备
CN109821876A (zh) * 2019-01-24 2019-05-31 湖州师范学院 一种治理土壤重金属污染的工艺

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110976507A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 湖北群盛环境科技发展有限公司 一种用于原位修复重金属污染土壤的电场辅助吸附提取方法
CN111085536A (zh) * 2019-12-31 2020-05-01 杭州渗源环境科技有限公司 一种土壤修复工艺
CN113231460A (zh) * 2021-05-31 2021-08-10 中南林业科技大学 污染土壤的三维电动修复装置及电动修复方法
CN114951256A (zh) * 2022-05-24 2022-08-30 江苏澳洋环境科技有限公司 一种土壤电动改良系统
CN115971235A (zh) * 2022-12-14 2023-04-18 西安交通大学 一种利用空间点阵电极电动修复污染土壤的方法
CN118255492A (zh) * 2024-05-07 2024-06-28 宿迁雷厉环保科技有限公司 一种重金属污水处理设备及处理方法

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