LT5494B - Įrenginys dirvožemiui atkurti - Google Patents
Įrenginys dirvožemiui atkurti Download PDFInfo
- Publication number
- LT5494B LT5494B LT2006047A LT2006047A LT5494B LT 5494 B LT5494 B LT 5494B LT 2006047 A LT2006047 A LT 2006047A LT 2006047 A LT2006047 A LT 2006047A LT 5494 B LT5494 B LT 5494B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- soil
- heavy metals
- plant
- sections
- cathode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso dirvožemių, gruntinių vandenųbei kitų struktūrų ar medžiagų, kuriose yra nepageidaujamų įelektrintų ar galinčių įsielektrinti dalelių, valymo sričiai. Šis įrenginys gali būti naudojamas įvairių trumpalaikių bei ilgalaikių procesų metu sunkiųjų metalų jonais užterštam dirvožemiui valyti. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti taikant elektrokinetinį metodą, susideda iš neorganinio stiklo korpuso, susidedančio iš trijų sekcijų (į vieną kurių pripilama užteršto dirvožemio), tarpusavyje atskirtų pusiau pralaidžiomis membranomis, sudarytomis iš filtrinio popieriaus bei perforuotų pertvarų, metalų jonus sorbuojančios medžiagos sluoksnio elektrodų sekcijose, elektrolito tirpalo tiekimo bei šalinimo indų, grafitinio anodo, maitinimo šaltinio, kuris užtikrintų potencialų skirtumą tarp elektrodų, bei nerūdijančio plieno katodo. Įjungus maitinimo šaltinį ir paleidus elektrinę srovę tarp grafitinio anodo ir nerūdijančio plieno katodo, vidurinėje įrenginio sekcijoje bei sekcijose su ceolitu sukuriamas elektrinis laukas, kuris sukelia teršalų judėjimą dėl elektroosmosės ir jonų migracijos. Elektroosmosė mobilizuoja porų skystį dirvožemio terpėje nuo anodo link katodo, o jonų migracija efektyviai atskiria anijonus ir katijonus, kurie atitinkamai migruoja prie anodo ir katodo. Šis teršalų transportavimas kartusu geocheminėmis reakcijomis (desorbcija, tirpimu ir jungimusi) sudaro fundamentinį elektrokinetinio proceso mechanizmą. Dėl ceolito sorbcinių savybių bei gebos prisijungti katijonitus iš dirvožemiopasišalinę teršalai sulaikomi ceolito sluoksnyje bei gali būti lengvai pašalinti.
Description
Išradimo aprašymas
Išradimas priklauso dirvožemių, gruntinių vandenų bei kitų struktūrų ar medžiagų, kuriose yra nepageidaujamų įelektrintų ar galinčių įsielektrinti dalelių, valymo sričiai. Šis įrenginys gali būti naudojamas dirvožemiui, užterštam įvairių trumpalaikių bei ilgalaikių procesų metu sunkiųjų metalų jonais, valyti.
Dirvožemis sunkiaisiais metalais gali būti užteršiamas dėl įvairiausių priežasčių. Energetika, transportas, chemijos pramonė, kariniai poligonai yra pagrindiniai dirvožemio teršėjai. Sunkiaisiais metalais užterštas dirvožemis kelia grėsmę užteršti gruntinius vandenis. Dirvožemio valymas nuo sunkiųjų metalų vis dar yra problema. Pagrindiniai sunkiųjų metalų valymo iš dirvožemio metodai yra dirvožemio išplovimas (naudojant detergentus ar silpnas rūgštis), fitoremediacija (apsodinant užterštą dirvožemį augalais) bei dirvožemio stabilizacija. Nė vienu pavieniu metodu negalima sėkmingai išvalyti skirtingų tipų dirvožemio nuo skirtingų metalų. Negana to, susiduriama su papildomais apribojimais: kokį dirvožemio plovimo metodą pasirinkti, priklauso nuo metalo mobilumo bei dirvožemio tipo, be to, tam reikia daug energijos bei medžiagų sąnaudų. Fitoremediacija tinkama valyti dideliems plotams užteršto paviršinio dirvožemio, tačiau tik nedidelėms teršalų koncentracijoms. Dirvožemio stabilizavimas yra labai brangus metodas, negana to, jo efektyvumas gali būti labai trumpalaikis, priklausomai nuo aplinkos sąlygų. Siūlomo metodo privalumas - naudojant elektros srovę sukeliamas teršalų judėjimas dirvožemyje nuo vieno elektrodo link kito, ir teršalai adsorbuojami gamtinėje mineralinėje terpėje, kuri neteršia aplinkos.
Pateikiamo įrenginio prototipas yra įrenginys (JAV patentas US 6,221,237 BĮ, klasė B01D 59/40), t. y. konstrukcija įelektrintoms dalelėms, tiksliau, teršalų dalelėms, sukaupti ir surinkti terpėje, geriausia dirvožemyje. Įrenginio veikimo esmė - panaudoti elektros srovę kad teršalų dalelės kryptingai judėtų į ir per sluoksnį, gretimą elektrodui (anodui), kurio link juda teršalai. Sluoksnis sudarytas iš vidutiniškai elektros srovei laidaus adsorbento, kuris yra poringas ir sudrėkintas vandeniu ar kitu tirpalu, galinčiu praleisti elektros srovę. Sluoksnio medžiaga (aktyvinta anglis) lengvai pašalinama ir utilizuojama. Įrenginys skirtas neigiamą krūvį turintiems teršalams šalinti iš dirvožemio.
Šio įrenginio trūkumas yra tas, kad jis pritaikytas surinkti tik neigiamąjį krūvį turinčias daleles, o daugelis sunkiųjų metalų (pvz., Pb, Cu, Ca, Zn ir kt.) turi teigiamąjį krūvį. Adsorbento sluoksnis žinomame įrenginyje įrengtas tik prie vieno elektrodo, o norint išvalyti dirvožemį,
............... LT 5494 B užterštą įvairiais teršalais, turinčiais ir teigiamąjį, ir neigiamąjį į krūvį, adsorbento sluoksnis turėtų būti tiek ties anodu, tiek ties katodu. Žinomame įrenginyje adsorbento sluoksnis jokiomis pertvaromis neatskirtas nuo dirvožemio, todėl jį pašalinti sunku. Šiame įrenginyje naudojamas anodas - iridžiu dengtas titano elektrodas - yra labai brangus ir sunkiai gaunamas.
Išradimo tikslas - sukurti įrenginį, skirtą įelektrintoms teršalų dalelėms sukaupti ir surinkti dirvožemyje.
Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti taikant elektrokinetinį metodą susideda iš neorganinio stiklo korpuso, susidedančio iš trijų sekcijų (į vieną kurių pripilama užteršto dirvožemio), tarpusavyje atskirtų pusiau pralaidžiomis membranomis, sudarytomis iš filtrinio popieriaus bei perforuotų pertvarų, metalų jonus sorbuojančios medžiagos sluoksnio elektrodų sekcijose, elektrolito tirpalo tiekimo bei šalinimo indų, grafitinio anodo, maitinimo šaltinio, kuris užtikrintų potencialų skirtumą tarp elektrodą bei nerūdijančio plieno katodo. Įjungus maitinimo šaltinį ir paleidus elektrinę srovę tarp grafitinio anodo ir nerūdijančio plieno katodo, vidurinėje įrenginio sekcijoje bei sekcijose su ceolitų sukuriamas elektrinis laukas, kuris sukelia teršalų judėjimą dėl elektroosmosės ir jonų migracijos. Elektroosmosė mobilizuoja porų skystį dirvožemio terpėje nuo anodo link katodo, o jonų migracija efektyviai atskiria anijonus ir katijonus, kurie atitinkamai migruoja prie anodo ir katodo. Šis teršalų transportavimas kartu su geocheminėmis reakcijomis (desorbciją tirpimu ir jungimusi) sudaro fundamentinį elektrokinetinio proceso mechanizmą. Dėl ceolito sorbcinių savybių bei gebos prisijungti katijonitus iš dirvožemio pasišalinę teršalai sulaikomi ceolito sluoksnyje bei gali būti lengvai pašalinti.
Tikslai pasiekiami naudojant įrenginį, kurio brėžinys pateikiamas fig.1.
Įrenginį sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti elektrokinetiniu metodu sudaro: neorganinio stiklo korpusas (1), susidedantis iš trijų sekcijų (vienoje kurių pripilta užteršto dirvožemio (2)), tarpusavyje atskirtos pusiau pralaidžios membranos, sudarytos iš filtrinio popieriaus (3) bei perforuotų pertvarų (4), metalų jonus sorbuojančios medžiagos sluoksnis elektrodų sekcijose (5), elektrolito tirpalo tiekimo (8) bei šalinimo (6) indai, grafitinis anodas (7), maitinimo šaltinis, kuris užtikrintų potencialų skirtumą tarp elektrodų (9), bei nerūdijančio plieno katodas (10).
Į vidurinią įrenginio dalį (2) supilamas užterštas dirvožemis, ir ji bus atskirta nuo elektrodų bei adsorbento kiekvienoje pusėje pusiau pralaidžiomis membranomis. Pusiau pralaidžios membranos sudarytos iš filtrinio popieriaus (3), besiribojančio su organinio stiklo pertvaromis, kuriose išgręžta daug skylių (4), kad būtų užtikrintas pralaidumas. Filtrinio popieriaus paskirtis įrenginyje - užkirsti kelią kietųjų dalelių judėjimui, t. y. kad įelektrintame dirvožemyje judantis vandens srautas neišneštų dirvožemio dalelių. Statinėmis sąlygomis, kai nėra termodinaminių gradientų, dalelių judėjimą sukeltų dirvožemio daleles traukianti elektroforezinė trauka anodo pusėje bei katodo pusėje - erozija, kylanti dėl gryno vandens srauto tekėjimo katodo link neigiamai įelektrintuose dirvožemiuose (elektroosmosės). Filtrinis popierius turėtų būti atsparus rūgštims bei šarmams. Filtrinis popierius parenkamas taip, kad jo «
poros būtų mažesnės už dirvožemio daleles. Dėl reakcijų, kurias sukelia elektrodai, pagrindinė « filtrinio popieriaus pasirinkimo sąlyga buvo jo atsparumas pH sąlygų kaitai. Šoninėse įrenginio sekcijose, kuriose pritvirtinami elektrodai, pripilama adsorbento - ceolito (5). Katodo (10) medžiaga - nerūdijantis plienas, forma - perforuota plokštelė, kuri pritvirtinama prie vidinės įrenginio sienelės pusės. Anodas (7) - 50 mm skersmens grafito strypas. Maitinimo elektrodų medžiagos - grafitas bei nerūdijantis plienas - pasirinktos atsižvelgiant į jų elektrochemines savybes. Medžiagos, iš kurių padaryti elektrodai, gali tiek kokybiškai, tiek kiekybiškai paveikti elektrocheminius bei elektrokinetinius procesus, atsirandančius dirvožemyje. Todėl labai svarbu, kad pasirinkta elektrodų medžiaga būtų kuo inertiškesnė, kad nuo jų atsiskyrusios dalelės nepatektų į dirvožemį bei ceolitą skalaujantį skystį. Grafitas pasižymi tokiomis savybėmis ir kai naudojamas kaip anodas, ir kaip katodas. Elektrodą sudaranti anglis nedalyvauja vykstančiose reakcijose, netgi tose, kurios atsiranda rūgščioje terpėje. Dėl šių priežasčių granitas pasirinktas kaip anodas. Tokia pat sąlyga keliama ir katodui. Valant užterštus dirvožemius, katodui tinka dauguma metalų, todėl pasirinktas nerūdijantis plienas.
Anodas bei katodas laidais prijungiami prie atitinkamų maitinimo šaltinio (9) įvadų (katodas prijungiamas prie -, anodas - prie +). Dirvožemis bei ceolitas sudrėkinami iki 15 % svorio. Iš šio 15 % drėgmės lygio 10 % turėtų būti distiliuotas vanduo ir 5 % - 0,1 M natrio sulfato tirpalas, kad padėtų specifinis dirvožemio laidumas. Norint užtikrinti nuolatinį dirvožemio drėkinimą bei užteršto elektrolito, mažinančio išvalymo efektyvumą šalinimą susisiekiančių indų principu montuojama drėkinimo ir drenažo sistema. Elektrolito tirpalo • tiekimo indai (8), pripildyti elektrolitinio tirpalo, montuojami aukščiau nei įrenginys, iš jų į įrenginio ceolito sekcijas nuleidžiamos žarnelės su spaustukais (tėkmės debitui reguliuoti). Panaudoto elektrolito šalinimo indai (6) montuojami žemiau nei įrenginys, į juos iš įrenginio ceolito sekcijų nuleidžiamos žarnelės su spaustukais. Elektrolitas gali būti tiekiamas ir šalinamas nuolat arba tam tikrais laiko intervalais. Dirvožemio dalis ties katodu retkarčiais drėkinama acto rūgšties tirpalu, norint padėti susiformuoti rūgščiam frontui.
Įjungus maitinimo šaltinį (9) ir paleidus elektrinę srovę tarp grafitinio anodo (7) ir nerūdijančio plieno katodo (10), vidurinėje įrenginio sekcijoje bei sekcijose su ceolitu sukuriamas elektrinis laukas, kuris sukelia teršalų judėjimą dėl elektroosmosės (gryno vandens srauto tekėjimo katodo link neigiamai įelektrintuose dirvožemiuose) ir jonų migracijos. Elektroosmosė mobilizuoja porų skystį dirvožemio terpėje nuo anodo link katodo, o jonų migracija efektyviai atskiria anijonus ir katijonus, kurie atitinkamai migruoja prie anodo ir katodo. Šis teršalų transportavimas kartu su geocheminėmis reakcijomis (desorbcija, tirpimu ir jungimusi) sudaro fundamentinį elektrokinetinio proceso mechanizmą. Dėl ceolito sorbcinių savybių bei gebos prisijungti katijonitus, iš dirvožemio pasišalinę teršalai sulaikomi ceolito sluoksnyje bei gali būti lengvai pašalinti.
Teršalams surinkti prie elektrodų naudojamas gamtinis ceolitas. Ceolitai - tai kalnų uolienos mineralai kristalinės struktūros aliumosilikatai, kurių pagrindiniai aktyvūs komponentai - klinoptilolitas ir montmorilonitas. Viena iš unikalių ceolitų savybių, lėmusių pasirinkimą atsparumas aukštųjų temperatūrų, agresyviųjų terpių, jonizuojančiosios spinduliuotės poveikiui, šarminių, žemės šarminių ir kai kurių sunkiųjų metalų stambių katijonų selektyvumas. Ceolitams būdingos jonų kaitos ir adsorbcinės savybės. Ceolitų gardelėje yra atvirais kanalais susijungusių ertmių. Kanalų skersmuo svyruoja nuo 2,8 iki 8,0 angstremų. Todėl į juos gali laisvai patekti vandens bei kitų poliarinių molekulių, tokių kaip NH3, SO2, H2S, CO2 ir pan. Dėl specifinės struktūros ceolitai turi nemažai naudingų savybių: adsorbcinių - efektyviai adsorbuoja įvairias medžiagas iš dujų mišinių ir tirpalų; molekulinių tinklelių - sorbuoja tik atitinkamo dydžio molekules; katijoninių - silpnai prijungti katijonai vidiniuose porų ir atvirų kanalų paviršiuose gali būti pakeičiami kitais katijonais; katalitinių - kristalinės gardelės porose esančių molekulių aktyvacijos energija kai kuriose reakcijose sumažėja. Ceolitai - ekologiškai švari, inertinė ir netoksiška medžiaga. Įrenginyje siūloma naudoti 3-5 mm frakcijos ceolitą.
Siūlomas įrenginys naudojamas sunkiaisiais metalais ypač užterštiems dirvožemiams valyti tuomet, kai tarša nėra paplitusi dideliame plote. Esant būtinybei, kai reikia išvalyti didesnius dirvožemio kiekius, gali būti montuojamos papildomos įrenginio sekcijos, analogiškos aprašytaj ai.
Claims (8)
1. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti, besiskiriantis tuo, kad susideda iš korpuso, pralaidžiomis membranomis padalinto į sekcijas, vienoje kurių pripilta užteršto dirvožemio, o kitose sekcijose - adsorbento, skirto iš dirvožemio išvalytiems teršalams adsorbuoti, anodo, katodo, maitinimo šaltinio, elektrolito tiekimo bei šalinimo sistemos.
2. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad kaip adsorbentas naudojamas gamtinis ceolitas, kurio paskirtis - adsorbuoti teigiamuosius (ties katodu) bei neigiamuosius (ties anodu) teršalų jonus.
3. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad adsorbento sluoksniai nuo dirvožemio atskirti pralaidžiomis membranomis, padengtomis filtrinių popieriumi.
4. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad anodas - nuo 10 iki 50 mm skersmens grafito strypas.
5. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad katodo medžiaga - nerūdijantis plienas.
6. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad katodo forma - perforuota plokštelė, tvirtinama prie vidinės įrenginio sienelės.
7. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad sumontuota drėkinimo sistema susideda iš elektrolito tirpalo pripildytų indų bei žarnelių su spaustukais, nuleistų į įrenginio ceolito bei elektrodų sekcijas.
8. Įrenginys sunkiesiems metalams iš dirvožemio valyti pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad iš įrenginio ceolito bei elektrodų sekcijų į tam skirtus indus nuleidžiamos žarnelės su spaustukais.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006047A LT5494B (lt) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Įrenginys dirvožemiui atkurti |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006047A LT5494B (lt) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Įrenginys dirvožemiui atkurti |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2006047A LT2006047A (lt) | 2007-12-27 |
| LT5494B true LT5494B (lt) | 2008-04-25 |
Family
ID=38814654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2006047A LT5494B (lt) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Įrenginys dirvožemiui atkurti |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT5494B (lt) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103920705A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-16 | 华北电力大学 | 一种全方位联合技术修复铀污染土壤的装置和方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107043203A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-08-15 | 广西博世科环保科技股份有限公司 | 排污河重金属污染底泥的电动吸附提取方法及设备 |
| CN113056980B (zh) * | 2021-01-05 | 2022-05-06 | 大安市中科佰澳格霖农业发展有限公司 | 一种盐碱地置换式快速修复方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221237B1 (en) | 1999-06-24 | 2001-04-24 | Sandia Corporation | Electrokinetic removal of charged contaminant species from soil and other media using moderately conductive adsorptive materials |
-
2006
- 2006-06-09 LT LT2006047A patent/LT5494B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221237B1 (en) | 1999-06-24 | 2001-04-24 | Sandia Corporation | Electrokinetic removal of charged contaminant species from soil and other media using moderately conductive adsorptive materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103920705A (zh) * | 2014-04-24 | 2014-07-16 | 华北电力大学 | 一种全方位联合技术修复铀污染土壤的装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2006047A (lt) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | A new approach to electrokinetic remediation of soils polluted by heavy metals | |
| US7981268B2 (en) | Deionization and desalination using electrostatic ion pumping | |
| Li et al. | Hydroxypropyl-β-cyclodextrin enhanced electrokinetic remediation of sediment contaminated with HCB and heavy metals | |
| Lima et al. | Assessing PAH removal from clayey soil by means of electro-osmosis and electrodialysis | |
| GB2344829A (en) | Electrokinetic decontamination of radioactive soil | |
| CN110976507A (zh) | 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 | |
| KR101034265B1 (ko) | 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 고효율 토양오염 복원시스템 | |
| CN109513741A (zh) | 用于修复污染土壤的装置及修复方法 | |
| CN101891331B (zh) | 活性炭吸附与电化学再生一体化处理装置及其使用方法 | |
| Faisal et al. | An acidic injection well technique for enhancement of the removal of copper from contaminated soil by electrokinetic remediation process | |
| Hansen et al. | Electrodialytic remediation of soil polluted with heavy metals: key parameters for optimization of the process | |
| LT5494B (lt) | Įrenginys dirvožemiui atkurti | |
| Mohamed | Remediation of heavy metal contaminated soils via integrated electrochemical processes | |
| PT1603690E (pt) | Método para a recuperação e a engenharia de solos | |
| KR20030066901A (ko) | 동전기 지반(토양) 정화 처리 효율 향상과 후처리 겸용전극부 개발 | |
| Amrate et al. | Use of cation-exchange membranes for simultaneous recovery of lead and EDTA during electrokinetic extraction | |
| KR100519909B1 (ko) | 중금속오염 토양의 정화장치 | |
| CN215745483U (zh) | 一种粒子电极杆及用于修复污染土壤的装置 | |
| RU2508954C1 (ru) | Способ очистки почвы от углеводородов, радионуклидов, тяжелых металлов и устройство для его осуществления | |
| KR100667465B1 (ko) | 전기세척반응파일기법에 의한 사질토 및 점성토가 혼재된 오염지반의 정화, 복원 장치 | |
| JP4362587B2 (ja) | 電気浸透流を用いた汚染物質除去方法及び汚染物質除去装置 | |
| CN101921030B (zh) | 一种处理垃圾渗滤液中重金属的装置 | |
| Ottosen et al. | Electrodialytic remediation of heavy metal polluted soil | |
| Kim et al. | Electrosorption and separation of $ Co^{2+} $ and $ Sr^{2+} $ ions from decontaminated liquid wastes | |
| JPH1085717A (ja) | 金属の回収方法及び回収装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20120609 |