CN116371900A - 电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，解决了现有技术中离子选择性膜费用高、难以原位修复、有机物和重金属复合污染土壤难以同步去除的技术问题。包括步骤一：向土壤中插入电极，电极分为阳极与阴极；步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；步骤三：接通电源，2～4V/cm电压梯度，通电时间12～14小时；步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动20～30cm；步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四至阴阳两极间隔为20～30cm；步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电12～14小时后关闭电源。本发明可实现原位同步处理重金属和有机污染物，减少了处理流程，缩短了处理时间，填补了复合污染土壤修复的空缺。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法。
背景技术
随着经济和工业化进程的快速发展，我国土壤污染问题日趋严重，因此，高效便捷的土壤污染修复技术的需求迫在眉睫。土壤修复按照处理地点的不同，分为原位修复法和异位修复法，目前已有的异位修复法需要把污染的土体挖掘出并转运到修复装置中，再处理后回填，这不仅对原场地的生态环境破坏较大，且挖掘运输需要较大的成本，所以原位修复技术的开发更为重要。另一方面，由于土壤中同时存在着重金属和有机污染物这两类性质差异较大的物质，使得采用单一方法修复复合污染土壤的技术具有较大局限。目前针对复合土壤的原位修复技术主要为植物修复、淋洗修复、电动修复和化学氧化修复等。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
1、现有技术中，植物修复具有绿色环保、修复面积大等优点，但通常存在修复周期长、修复效率低下、对环境耐受性差等缺点。
2、现有技术中，淋洗法则存在溶剂消耗量大、淋洗液在土体中迁移和残留难以控制、在低渗透性土壤中适用性差等问题。
电动修复技术是在污染土壤两端施加直流电场，土壤中的污染物在直流电场作用下，利用电迁移、电渗析和电泳等机制迁移出土体，实现污染土壤的修复。该方法清洁高效、处理成本低、处理土体深度可达10-20米、对土壤性质结构危害小、适用于多相不均匀土壤介质以及低渗透性介质，从而广泛应用于污染土壤的原位修复中。
电动修复土壤重金属是在电场作用下将重金属离子迁移至阴极，降低地块内的金属离子浓度，阴极富集的重金属通过其他方式进行去除（原位固化、挖出作危废处理）。
有机污染土壤修复中，原位化学氧化修复具有避免土壤转移、周期短的优点，是常用的有机污染场地修复手段。氧化剂的活性直接影响原位化学氧化的修复效果，过硫酸盐本身具有强氧化性，其水解产生过硫酸根(S2O8 2-)，利用各种条件激发可产生更强氧化性的硫酸根自由基(·SO4 -)，通过自由基链式反应，高效降解有机污染物。与H2O2相比，过硫酸盐更稳定，半衰期长，且pH适应范围较广，与H2O或者OH-反应还可生产·OH，因此，过硫酸盐可以氧化有机物，在电场中可以活化出强氧化性的硫酸自由基，氧化效果更好，有机物去除率更高，过硫酸盐越来越多被用于环境修复领域。
电动修复重金属（CN201310742688）阴极采用阳离子选择性膜，重金属离子可以向阴极富集，同时避免碱向土壤扩散（碱性扩散会导致重金属产生沉淀，无法向阴极迁移，重金属去除率下降）。而不足之处在于阳离子选择性膜费用高；只针对重金属污染土壤有效。
零价铁活化过硫酸盐（CN201710298905.5）可以有效去除有机污染物。不足之处在于过硫酸盐在土壤中无法有效扩撒，仅投加点周围有机物去除率较高；土壤需要挖出后进行处理；只能处理有机物。
发明内容
本发明的目的在于提供电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，以解决现有技术中离子选择性膜费用高、难以原位修复、有机物和重金属复合污染土壤难以同步去除的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，具体包括下述步骤：
步骤一：向土壤中插入电极，电极分为阳极与阴极；
步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；
步骤三：接通电源，2～4V/cm电压梯度，通电时间12～14小时；
步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动20～30cm；
步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四至阴阳两极间隔为20～30cm；
步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电12～14小时后关闭电源。
进一步的，所述步骤一中，电极极板的排列方式为平行交叉布置。
进一步的，阳极板与阴极板为一组，横向间隔2～3米，纵向间隔1～2米。
进一步的，所述阴极板材料为石墨，阳极板材料为过渡金属，阴极板与阳极板之间的间隔为2～3米。
进一步的，所述步骤二中，过硫酸盐包括过一硫酸钠、过二硫酸钠、过一硫酸钾、过二硫酸钾中的一种或几种。
进一步的，所述步骤二中，按照化学需氧量与过硫酸根浓度比为5～6的比例向阳极投加质量分数为20%的过硫酸盐溶液。
进一步的，所述步骤六中，按照每1000克土壤投加5～11克氢氧化钙的比例向阴极投加质量分数为10%的氢氧化钙溶液。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，通过在电场中加入过硫酸盐，可实现原位同步处理重金属和有机污染物，减少了处理流程，缩短了处理时间，填补了复合污染土壤修复的空缺。利用土壤中的孔隙水作为溶液，通过电场，可以使得重金属、过硫酸根在溶液中迁移，可以均匀的处理土壤中的重金属及有机污染物，同时电场可将过硫酸根活化产生硫酸自由基，可以提高对有机污染物的处理效果。
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简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
实施例1：
电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法包括如下步骤：
步骤一：向土壤中插入电极；极板排列方式为平行交叉布置，阴阳极板为一组，横向间隔2米，纵向间隔1米；阴极材料为石墨，阳极材料为过度金属，如钛、锌等，阴阳极板之间的间隔为2米；
步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；按照化学需氧量与过硫酸根浓度比为5的比例向阴极投加质量分数为20%的过硫酸盐溶液；
步骤三：接通电源，2V/cm电压梯度，通电时间12小时；
步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动20cm；
步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四的操作，直至阴阳两极间隔为20cm；
步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电12小时后关闭电源；按照每1000克土壤投加5克氢氧化钙的比例向阴极投加质量分数为10%的氢氧化钙溶液。
实施例2：
电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法包括如下步骤：
步骤一：向土壤中插入电极；极板排列方式为平行交叉布置，阴阳极板为一组，横向间隔2.5米，纵向间隔1.5米；阴极材料为石墨，阳极材料为过度金属，如钛、锌等，阴阳极板之间的间隔为2.5米；
步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；按照化学需氧量与过硫酸根浓度比为5.5的比例向阴极投加质量分数为20%的过硫酸盐溶液；
步骤三：接通电源，3V/cm电压梯度，通电时间13小时；
步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动25cm；
步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四的操作，直至阴阳两极间隔为25cm；
步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电13小时后关闭电源；按照每1000克土壤投加8克氢氧化钙的比例向阴极投加质量分数为10%的氢氧化钙溶液。
实施例3：
电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法包括如下步骤：
步骤一：向土壤中插入电极；极板排列方式为平行交叉布置，阴阳极板为一组，横向间隔3米，纵向间隔2米；阴极材料为石墨，阳极材料为过度金属，如钛、锌等，阴阳极板之间的间隔为3米；
步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；按照化学需氧量与过硫酸根浓度比为6的比例向阴极投加质量分数为20%的过硫酸盐溶液；
步骤三：接通电源，4V/cm电压梯度，通电时间14小时；
步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动30cm；
步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四的操作，直至阴阳两极间隔为30cm；
步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电14小时后关闭电源；按照每1000克土壤投加11克氢氧化钙的比例向阴极投加质量分数为10%的氢氧化钙溶液。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于，具体包括下述步骤：
步骤一：向土壤中插入电极，电极分为阳极与阴极；
步骤二：向阳极投加过硫酸盐溶液；
步骤三：接通电源，2～4V/cm电压梯度，通电时间12～14小时；
步骤四：关闭电源，将阳极极板向阴极移动20～30cm；
步骤五：重复步骤二、步骤三、步骤四至阴阳两极间隔为20～30cm；
步骤六：向阴极加入氢氧化钙溶液，通电12～14小时后关闭电源。
2.根据权利要求1所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤一中，电极极板的排列方式为平行交叉布置。
3.根据权利要求2所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：阳极板与阴极板为一组，横向间隔2～3米，纵向间隔1～2米。
4.根据权利要求3所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述阴极板材料为石墨，阳极板材料为过渡金属，阴极板与阳极板之间的间隔为2～3米。
5.根据权利要求1所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤二中，过硫酸盐包括过一硫酸钠、过二硫酸钠、过一硫酸钾、过二硫酸钾中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤二中，按照化学需氧量与过硫酸根浓度比为5～6的比例向阳极投加质量分数为20%的过硫酸盐溶液。
7.根据权利要求1所述的电动活化过硫酸盐处理有机物及重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤六中，按照每1000克土壤投加5～11克氢氧化钙的比例向阴极投加质量分数为10%的氢氧化钙溶液。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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