CN209318419U - 一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置 - Google Patents

一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置 Download PDF

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Abstract

一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，涉及污染土壤修复技术领域，包括反应器本体和电源，所述反应器本体内设有土壤修复室、阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室分别对称设于土壤修复室的两侧，且阳极室和阴极室分别与土壤修复室之间设有过滤隔板，所述土壤修复室用于放置待修复的土壤，所述阳极室和阴极室内分别设有板状石墨电极和电极液，阳极室和阴极室内的板状石墨电极分别与电源的正极和负极相电连。板状石墨电极可产生均匀大电场从而去除土壤中有机污染物，而且本装置具有处理成本低、修复效率高、后处理方便等一系列优点，特别是在处理点源污染和突发性事故等方面有非常好的应用前景。

Description

一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置
技术领域
本实用新型涉及污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置。
背景技术
随着工业化和城市化进程的加快，很多处置不当的、含有多种重金属和有机污染物(如多环芳烃(PAHs)、氯酚(CPs)、多氯联苯(PCBs)、氯烃(TCE、PCE)等)的工业废弃物和城市垃圾会通过各种途径进入环境中，随着时间的积累最终会引起严重的土壤(包括湖泊底泥)和地下水污染问题。进入土壤的重金属和有机污染物会与土壤颗粒牢固的结合，并且在自然条件下很难被微生物降解，它们会通过各种方式的迁移、转化而严重危害人类和其他生物的健康。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，板状石墨电极可产生均匀大电场从而去除土壤中有机污染物。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，包括反应器本体和电源，所述反应器本体内设有土壤修复室、阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室分别对称设于土壤修复室的两侧，且阳极室和阴极室分别与土壤修复室之间设有过滤隔板，所述土壤修复室用于放置待修复的土壤，所述阳极室和阴极室内分别设有板状石墨电极和电极液，阳极室和阴极室内的板状石墨电极分别与电源的正极和负极相电连。
所述板状石墨电极分别设于阳极室和阴极室的侧面，且板状石墨电极的侧面积略小于阳极室和阴极室的内壁侧面积。
所述板状石墨电极的石墨密度为1.5～2.1g/cm3，电阻为10～20μΩ，石墨颗粒的大小为20～50μm，石墨的纯度≥99％。
所述过滤隔板为采用纸质材料、尼龙网或玻璃纤维制成的过滤隔板，从而防止土壤颗粒从土室进入阴极室或阳极室。具体的，所述过滤隔板为采用宣纸或滤纸制成的过滤隔板。
所述反应器本体为采用有机玻璃、PVC板、PE板制成的反应器本体。所述反应器本体为长方体结构，所述土壤修复室与阳极室和阴极室的长度比为(2～4):1:1。
所述电源为直流电源。
相对于现有技术，本实用新型技术方案取得的有益效果是：
1、与传统柱状电极相比，本实用新型采用板状石墨电极具有更大的电场面积和均匀的电场分布效率，增大电场在土壤中的作用区域，3天净化效率可达到63.6％，与柱状电极修复有机污染土壤7天仅有4.62％的去除率相比，可显著提高净化速度和效率。
2、本实用新型板状石墨电极可提供大电场，利用电场力和电渗流的作用实现污染物的迁移，有效解决难降解有机污染物易吸附在土壤中的处理问题。如果采用传统的化学氧化，会出现氧化剂扩散困难、修复效果差等问题，本实用新型适用于有机污染土壤的修复。
3、采用本实用新型修复污染土壤的方法具有处理成本低、修复效率高、后处理方便等一系列优点，特别是在处理点源污染和突发性事故等方面有非常好的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为待修复土壤中有机染料RBK5的去除率数据图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型包括反应器本体和电源，所述电源采用直流电源。
所述反应器本体内设有土壤修复室、阳极室和阴极室；所述阳极室和阴极室分别对称设于土壤修复室的两侧，且阳极室和阴极室分别与土壤修复室之间设有过滤隔板，所述土壤修复室用于放置待修复的土壤，所述阳极室和阴极室内分别设有板状石墨电极和电极液，阳极室和阴极室内的板状石墨电极分别作为阳极和阴极与电源的正极和负极相电连。本实施例中，电极液为水。
所述板状石墨电极分别设于阳极室和阴极室的侧面，且板状石墨电极的侧面积略小于阳极室和阴极室的内壁侧面积。
所述板状石墨电极的石墨密度为1.5～2.1g/cm3，电阻为10～20μΩ，石墨颗粒的大小为20～50μm，石墨的纯度≥99％。
本实施例所述过滤隔板为采用宣纸制成的过滤隔板。
所述反应器本体为采用有机玻璃制成的反应器本体。所述反应器本体为长方体结构，所述土壤修复室与阳极室和阴极室的长度比为2:1:1。
本实施例的实验方法如下：
1)将300g理论浓度为1g/kg的活性黑5(RBK5)有机染料污染土壤加入到反应器本体的土壤修复室中并手动压实；
2)在阳极室和阴极室内加入电极液水；
3)加去离子水润湿土壤直至土壤被完全润湿且与阳极室和阴极室的电极液面齐平；
4)通10.0V直流电源，在1V/cm的电压梯度下运行一定时间；
5)关掉直流电源，将处理后的土壤取出自然风干3天，将风干土壤切成等量的4部分，分别为A、B、C、D部分，并测定每部分有机染料RBK5的去除率。
本实施例在实验条件10.0V直流电源，在1V/cm的电压梯度下分别运行24h、48h和72h，分别测得测得A、B、C、D部分中有机染料RBK5的去除率。实验结果如图2所示，其中运行72h后，有机染料RBK5的去除率分别为A＝58.1％，B＝31.8％，C＝34.9％，D＝63.6％，与柱状电极修复有机污染土壤7天仅有4.62％的去除率相比，可显著提高净化速度和效率。
本实用新型的工作原理如下：
采用恒压直流电源和板状石墨电极提供均匀的大电场，土壤中的污染物在土壤水溶液中受到电迁移和电渗流的作用，从土壤的固相体系中迁移到液相体系中，进一步在阴极和阳极富集，具体如下，存在于土壤中的带正电荷的离子向阴极室移动富集到阴极附近区域，带负电荷的离子向阳极室移动富集到阳极附近区域，从而达到富集土壤中污染物的目的。在此过程中，由于电解的作用，伴随发生了氧化还原反应，使一部分的有污染物发生了降解。该装置修复效率高，对环境无二次污染，运行操作简单，运行成本低，具有较强的经济可行性。

Claims (8)

1.一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：包括反应器本体和电源，所述反应器本体内设有土壤修复室、阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室分别对称设于土壤修复室的两侧，且阳极室和阴极室分别与土壤修复室之间设有过滤隔板，所述土壤修复室用于放置待修复的土壤，所述阳极室和阴极室内分别设有板状石墨电极和电极液，阳极室和阴极室内的板状石墨电极分别与电源的正极和负极相电连。
2.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述板状石墨电极分别设于阳极室和阴极室的侧面，且板状石墨电极的侧面积略小于阳极室和阴极室的内壁侧面积。
3.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述板状石墨电极的石墨密度为1.5～2.1g/cm3，电阻为10～20μΩ，石墨颗粒的大小为20～50μm，石墨的纯度≥99％。
4.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述过滤隔板为采用纸质材料、尼龙网或玻璃纤维制成的过滤隔板。
5.如权利要求4所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述过滤隔板为采用宣纸或滤纸制成的过滤隔板。
6.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述反应器本体为长方体结构，所述土壤修复室与阳极室和阴极室的长度比为(2～4):1:1。
7.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述反应器本体为采用有机玻璃、PVC板、PE板制成的反应器本体。
8.如权利要求1所述一种板状石墨电极电动力污染土壤修复装置，其特征在于：所述电源为直流电源。
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