CN205966753U - 一种太阳能供电的土壤微电解修复装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能供电的土壤微电解修复装置，包括太阳能发电系统和土壤修复反应器，所述太阳能发电系统包括充/放电控制器、通过导线与充/放电控制器连接的太阳能光伏电池板、通过导线与充/放电控制器连接的蓄电池；所述土壤修复反应器由多孔隔板分隔为阳极室、土壤修复室和阴极室，所述阳极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端正极相连的电极，所述阴极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端负极相连的电极。本实用新型的土壤微电解修复装置将太阳能发电体系引入土壤修复装置中，以太阳能作为能源对污染土壤进行处理，无二次污染、节能环保、操作简单安全、运行成本低、污染物去除效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能供电的土壤微电解修复装置。
背景技术
土壤是人类赖以生存和发展的基础，是人类生态环境的重要组成部分。随着城市工业的迅速发展以及农业科技化的推广，土壤污染日益严重。土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物以重金属为主，有机污染物包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3，4-苯并芘等。
土壤污染不像大气污染和水污染那样直观，一般比较隐蔽，且具有滞后性，被称为“看不到的污染”。同时，由于土壤污染物成分复杂，其中很多物质都具有潜在的“致畸、致癌、致突变”危险，且极易通过食物链累积到人体中，对人体健康威胁大。由于土壤体系比水和空气体系要复杂得多，污染物停留时间长、治理难度大，且污染物在土壤环境中会不断累积，随时都可能给人类社会和生态环境带来毁灭性的灾害。因此，污染土壤的修复迫在眉睫。随着城市建设的需要以及相关法规政策的颁发以及完善，工业场地污染土壤以及农业污染土壤的修复，已成为研究热点，将形成规模庞大的新兴产业。
目前，常见的土壤修复技术主要包括物理修复、微生物修复、化学修复和植物修复等。电修复技术作为物理修复的一种，颇具潜力，受到了国外研究者的广泛关注。利用电修复技术去除土壤中重金属/有机污染，已在实验室研究和某些中试规模的应用中取得了成功，到目前为止，已有美国、加拿大、德国、荷兰、日本、韩国等国家和地区相继开展该技术的研究与应用。电修复技术的原理类似电池，在土壤体系中插入两个电极，通以直流电，土壤中的污染物在电化学和电动力学的复合作用下根据各自所带电荷的不同而向不同的电极方向迁移、富集，并发生氧化还原反应，从而达到去除土壤污染物的目的。电修复技术可以将土壤中的重金属/有机污染物质迁移出来，并进行转化，不会对土壤结构造成破坏，修复效果彻底，操作简单，具有良好的应用前景。
然而，由于电修复技术中污染物是在电场的作用下发生迁移的，需要耗费大量的电能，使得运行成本偏高，在工程应用方面仍然有一定的局限性，且由于部分土壤电导率较低，污染物质的迁移性能较差，处理效果不佳。
因此，亟需开发一种高效、经济的重金属/有机污染土壤修复技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能供电的土壤微电解修复装置。
本实用新型所采取的技术方案是：
一种太阳能供电的土壤微电解修复装置，包括太阳能发电系统和土壤修复反应器，所述太阳能发电系统包括充/放电控制器、通过导线与充/放电控制器连接的太阳能光伏电池板、通过导线与充/放电控制器连接的蓄电池；所述土壤修复反应器由多孔隔板分隔为阳极室、土壤修复室和阴极室，所述阳极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端正极相连的电极，所述阴极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端负极相连的电极。
进一步的，所述阳极室中设置有pH测量仪。
进一步的，所述阳极室顶端设置有pH缓冲溶液加样器。
进一步的，所述阳极室和阴极室设置的电极均为即插即拔式板状石墨电极。
进一步的，所述阳极室和阴极室设置的两个电极平行排列。
进一步的，所述多孔隔板上设置有滤纸或纤维膜。
本实用新型的有益效果是：
1）本实用新型将太阳能发电体系引入土壤修复装置中，以太阳能作为能源，利用光-电-化学能一体化耦合技术对污染土壤进行处理，无二次污染、节能环保、操作简单安全、运行成本低、污染物去除效果好，解决了传统的电修复技术耗能大的缺陷；
2）采用Na2SO4溶液作为电解质，增强土壤环境的导电性能，加速土壤颗粒上重金属/有机污染物的解析及迁移，增强处理效果；
3）以NaOH溶液作为pH缓冲溶液，通过控制缓冲溶液的添加速度，保证阳极区域pH值以及电极电位的稳定，使污染物物质的氧化还原顺利进行。
附图说明
图1为本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置的结构示意图。
附图标识说明：1、太阳能光伏电池板；2、充/放电控制器；3、蓄电池；4、土壤修复反应器；5、阳极室；6、土壤修复室；7、阴极室；8、电极；9、电极；10、pH测量仪；11、pH缓冲溶液加样器。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的解释和说明。
由图1可知，一种太阳能供电的土壤微电解修复装置，包括太阳能发电系统和土壤修复反应器，所述太阳能发电系统包括充/放电控制器2、通过导线与充/放电控制器连接的太阳能光伏电池板1、通过导线与充/放电控制器连接的蓄电池3；所述土壤修复反应器4由多孔隔板分隔为阳极室5、土壤修复室6和阴极室7，所述阳极室5装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器2输出端正极相连的电极8，所述阴极室7装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器2输出端负极相连的电极9。
优选的，所述充/放电控制器的输出电压在2～15V为最佳。
优选的，所述土壤修复反应器中的电流密度在20～100mA/cm2为最佳。
优选的，所述阳极室5中设置有pH测量仪10。
优选的，所述阳极室的pH值控制在6.5～8.5为最佳。
优选的，所述阳极室5顶端设置有pH缓冲溶液加样器11。
优选的，所述pH缓冲溶液为0.1～1.0g/L的NaOH溶液。
优选的，所述电解液为3～6g/L的NaSO4溶液。
优选的，所述阳极室5和阴极室7设置的电极均为即插即拔式板状石墨电极。
优选的，所述阳极室5设置的电极8和阴极室7设置的电极9平行排列。
优选的，所述多孔隔板上设置有滤纸或纤维膜。
本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置按照如下方式运行：
1)组装好土壤微电解修复装置，加入污染土壤和电解液；
2)晴天时，太阳能光伏电池板直接维持土壤修复反应器运行，并供电给蓄电池进行蓄电，阴天时，蓄电池放电维持土壤修复反应器运行，充/放电控制器用于控制整个土壤修复过程中的输出电流和输出电压；
3)修复过程中通过pH测试仪实时监测阳极室的pH值，通过加入NaOH缓冲液维持阳极室的pH值为6.5～8.5；
4)整套装置运行一段时间后，更换阳极进液区的电解液，定时清洗电极。
实施例1：
酚类污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对对硝基酚含量为200mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为5g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至10V，装置持续运行5天，经测试，土壤中对硝基酚含量下降了67%。
实施例2：
酚类污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对苯酚含量为200mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为5g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至2V，装置持续运行5天，经测试，土壤中苯酚含量下降了70%。
实施例3：
酚类污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对五氯酚含量为200mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为6g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至15V，装置持续运行5天，经测试，土壤中五氯酚含量下降了76%。
实施例4：
铬污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对铬含量为150mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为5g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至10V，装置持续运行24小时，经测试，土壤中铬含量下降了25%。
实施例5：
砷污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对砷含量为100mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为3g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至2V，装置持续运行24小时，经测试，土壤中砷含量下降了30%。
实施例6：
铜污染土壤的修复：
采用本实用新型的太阳能供电的土壤微电解修复装置对铜含量为200mg/kg的污染土壤进行修复处理，所采用的电解质为6g/L的NaSO4溶液，将充/放电控制器的输出电压调节至15V，装置持续运行24小时，经测试，土壤中铜的去除率下降了35%。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能供电的土壤微电解修复装置，包括太阳能发电系统和土壤修复反应器，其特征在于：所述太阳能发电系统包括充/放电控制器、通过导线与充/放电控制器连接的太阳能光伏电池板、通过导线与充/放电控制器连接的蓄电池；所述土壤修复反应器由多孔隔板分隔为阳极室、土壤修复室和阴极室，所述阳极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端正极相连的电极，所述阴极室装有电解液并设置有通过导线与充/放电控制器输出端负极相连的电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阳极室中设置有pH测量仪。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述阳极室顶端设置有pH缓冲溶液加样器。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述阳极室和阴极室设置的电极均为即插即拔式板状石墨电极。
5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于：所述阳极室和阴极室设置的两个电极平行排列。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多孔隔板上设置有滤纸或纤维膜。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620863670.0U CN205966753U (zh) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | 一种太阳能供电的土壤微电解修复装置 |
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| CN201620863670.0U CN205966753U (zh) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | 一种太阳能供电的土壤微电解修复装置 |
Publications (1)
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| CN205966753U true CN205966753U (zh) | 2017-02-22 |
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| CN201620863670.0U Active CN205966753U (zh) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | 一种太阳能供电的土壤微电解修复装置 |
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| CN (1) | CN205966753U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111167848A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-19 | 广东工业大学 | 一种生物炭耦合生物电化学的土壤修复系统和方法 |
| CN113732035A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-03 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 | 光催化电解联用的土壤修复装置 |
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2016
- 2016-08-10 CN CN201620863670.0U patent/CN205966753U/zh active Active
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