CN115041517A - 一种电驱动强化去除土壤中砷污染的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，通过将砷污染土壤利用电驱动强化的装置，使得砷污染土壤中的砷通过迁移转化和吸附等原理最终从土壤中去除达到高效原位修复砷污染土壤的目的。该方法利用电驱动强化技术，通过使土壤中的砷电迁移提高了砷在污染土壤中的去除率，同时将砷迁移至电驱动强化的装置处避免了二次污染，并且易于更换，大大提高了砷的去除率。该方法修复效果明显，操作简单，具有在砷污染矿山、砷污染化工土壤田地等现场的实施性。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术中土壤重金属污染修复技术领域，特别涉及电驱动强化去除砷污染土壤的方法。
背景技术
随着人类环保意识的逐渐提高，土壤重金属污染问题被越来越重视。土壤砷污染来源有金属矿山开采冶炼、化学工业生产、重金属农药污水灌溉和化肥施用以及高地质背景值等，其中有色金属矿业采选和冶炼所排放的重金属废气沉降、废水灌溉，以及废渣等固体废料溶蚀扩散进入土壤等是砷污染的主要途径。
砷可以在环境中进行迁移，土壤中的砷一部分被农作物吸收，一部分随着降水和河流冲刷进入水体，最终都通过食物链进入人体。对于被农作物被动吸收的砷对其作物本身也具有一定的危害，过量的砷通过降低植物的蒸腾作用抑制根系对水分的吸收和运输，从而影响作物的叶子表面光滑程度、根长、苗高等。其中三价砷与人体中酶的结合，可抑制酶活性，导致糖代谢紊乱、中毒性神经衰弱症候群等问题；而五价砷的毒性是慢性的，可造成脊髓炎、再生不良贫血等后遗症。砷中毒是一个以皮肤损害为主的全身性疾病，它可以危害人的皮肤、呼吸、消化、泌尿、心血管、神经、造血等系统。
目前国内外的砷污染土壤修复方法各式各样，途径主要有两种：改变重金属在土壤中的存在形态、使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，从土壤中去除重金属，主要为物理修复、生物修复、化学修复。电驱动强化技术(EK)是修复土壤污染物的一种新型技术。其原理是使待修复土壤中的污染物在电解液、地下水等的带动下，以电驱动强化修复可使污染物在土壤及地下水中发生定向迁移，到达反应屏障处进行反应。
发明内容
本发明的目的是将电场驱动使用，分析电场驱动对砷污染土壤原位修复能效的具体影响；结合对目标离子的净化机理和电场驱动作用过程，揭示EK可控应用工艺与吸附效能的互动本质关系，构建原位修复机理模型，提高土壤砷去除效率，防止二次污染。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，包括如下步骤：
(1)将自然风干的砷污染土壤锤碎，过筛；
(2)将步骤(1)中获得土壤与去离子水混合，使得其土壤含水量保持35％左右，搅拌均匀后静置7d；
(3)将步骤(2)中获得混合均匀土壤填入EK装置的土壤室中；
(4)向步骤(3)中土壤室两侧的阴阳极室添加电解液，并分别插入石墨电极，接通电源使装置开始运行修复；
(5)通电结束后获得修复后的砷污染土壤。
作为本发明优选的实施方案，所述砷污染土壤pH值为6.35，土壤中总砷浓度为250mg/kg。所述步骤(1)中砷污染土壤锤碎后过20目筛网。所述步骤(2)中每千克土壤所加去离子水约为500mL，使得含水率适合保证其土壤导电能力。所述步骤(3)中土壤中间垂直的EK装置为毛竹炭Fe/Mn-LDH复合材料构成，厚度为1cm左右。所述步骤(4)中两侧电极室电解液为0.1mol/L的氯化钾溶液，保证稳定的电驱动能力，运行时间为96h。所述电极室中插入的电极两侧均为石墨电极板。
综上，与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：一、本发明与原有的纯电驱动砷污染土壤和单反渗透阻隔技术相比，修复效果高出20％～40％的修复效率。二、本发明修复后的砷污染土壤浸出毒性相比于原始土壤降低了90％左右。三、本发明不会对土壤进行二次污染，具有绿色环保修复理念。四、本发明可以随时更换EK装置，提高了砷污染去除率。五、本发明操作简单，成本较低，处理时间较快，具有可大规模工程的实施性，应用范围广泛。
具体实施方式
一种利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，采用自制的装置对砷污染土壤进行修复，所述的装置由一个土壤室，两个电解室，一个直流电源，两个蠕动泵，两个电解液收集槽组成。将砷污染土壤填入土壤室，运行电压2v/cm运行96h后分离取出处理完的土壤，达到将砷从土壤中处理的目的。其具体步骤如下：
(1)称取一定量的取自广西特有红壤的干净土壤，取样土壤为土壤表层5-20cm处土壤，自然风干后去除草根和大块石块等杂物再过20目筛网得到土壤样品保存待用。称取一定量的亚砷酸钠，用去离子水溶解后定容至一定体积。将配置好的砷溶液与待用的干净土壤按每千克土壤加入250mL砷溶液混合搅拌均匀后静置一周配置成500mg/kg的砷污染土壤。
(2)将步骤(1)中的砷污染土壤填入装置土壤室中，两侧阴阳极电解室装入石墨电极板和0.1mol/L的KCl电解液，通电2v/cm的电压运行96h后取出。
(3)将步骤(2)中运行完毕的土壤用王水水浴法进行消解后用ICP或原子荧光测样。土壤中的砷通过向阳极迁移去除，得到去除砷的土壤。
化学分析运行修复土壤后的土壤总砷的去除率上升到48.17％。处理前后的土壤砷浸出毒性上升到95.7％。总砷的去除率的提高和浸出毒性率的升高都表明不论从总量还是生物可利用量方面都达到了不错的效果。
Claims (10)
1.一种电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征步骤在于：
(1)将自然风干的砷污染土壤锤碎，过筛；
(2)将步骤(1)中获得土壤与去离子水混合，使得其土壤含水量保持35％左右，搅拌均匀后静置7d；
(3)将步骤(2)中获得混合均匀土壤填入EK装置的土壤室中；
(4)向步骤(3)中土壤室两侧的阴阳极室添加电解液，并分别插入石墨电极，接通电源使装置开始运行修复；
(5)通电结束后获得修复后的砷污染土壤。
2.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述砷污染土壤pH值为6.35，土壤中总砷浓度为250mg/kg。
3.一种如权利要求所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述步骤(1)中砷污染土壤锤碎后过20目筛网。
4.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述步骤(2)中每千克土壤所加去离子水约为500mL。
5.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述步骤(3)中土壤中间垂直的EK装置为毛竹炭Fe/Mn-LDH复合材料构成，厚度为1cm左右。
6.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述步骤(4)中两侧电极室电解液为0.1mol/L的氯化钾溶液。
7.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述步骤(4)中运行时间为96h。
8.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，所述电极室中插入的电极两侧均为石墨电极。
9.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，距底部和顶部1cm分别开有直径为1cm的小孔管，用于底部的电解液进水和顶部电解液的平衡水位，两侧电解液通过开有的小管和外装蠕动泵进行阴极阳极单独循环电解液，随时补充电解液，做到保持电解室中电解液量不变。
10.一种如权利要求1所述的利用电驱动强化去除土壤中砷污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取一定量的取自广西特有红壤的干净土壤，取样土壤为土壤表层5-20cm处土壤，自然风干后去除草根和大块石块等杂物再过20目筛网得到土壤样品保存待用；称取一定量的亚砷酸钠，用去离子水溶解后定容至一定体积；将配置好的砷溶液与待用的干净土壤按每千克土壤加入250mL砷溶液混合搅拌均匀后静置一周配置成500mg/kg的砷污染土壤；
(2)将步骤(1)中的砷污染土壤填入装置土壤室中，两侧阴阳极电解室装入石墨电极板和0.1mol/L的KCl电解液，通电2v/cm的电压运行96h后取出；
(3)将步骤(2)中运行完毕的土壤用王水水浴法进行消解后用ICP或原子荧光测样；土壤中的砷通过向阳极迁移去除，得到去除砷的土壤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20220913 |