專利名稱:電動力修復(fù)鉻污染土壤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及修復(fù)重金屬土壤裝置,特別涉及的是一種電動力修復(fù)鉻污染土壤
裝置。
背景技術(shù):
鉻及其化合物是冶金、金屬加工、電鍍、制革、顏料等行業(yè)常用的基本原料,這些行 業(yè)產(chǎn)生大量的鉻廢渣,而其中鉻(VI)具有致癌作用,被美國環(huán)保局認(rèn)定為優(yōu)先污染物,所 以鉻廢棄物導(dǎo)致的環(huán)境污染問題引起高度關(guān)注。據(jù)推算,在我國到2002年堆存鉻渣達(dá)600 萬噸。鉻渣中因含有1% 2%的鉻酸鈣和0. 15% 1%水溶性鉻(VI)而成為有毒廢物, 我國現(xiàn)有鉻渣的處理是鉻鹽行業(yè)最困難的問題。即使將鉻渣山完全治理,被污染的土壤由 于其長期性和后滯性,土壤修復(fù)依然是急待解決的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了上述的缺點(diǎn),而提供一種能夠改變土壤中的氧化還原電位、ra 值等理化性質(zhì),加快土壤固體上重金屬的解吸,并且提高土壤溶液中重金屬的濃度,從而強(qiáng) 化植物的吸收和積累的電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) —種電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,它包括陽極區(qū)、陰極區(qū)和電源,其特征在
于,它還包括多孔介質(zhì)砂石層和鐵屑層,所述陽極區(qū)和陰極區(qū)內(nèi)分別放置陽極緩沖溶液和
陰極緩沖溶液,并分別與電源兩極相接;所述陽極區(qū)與陰極區(qū)的相對面上依次設(shè)置多孔介
質(zhì)砂石層和鐵屑層,與陰極區(qū)之間形成對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。 所述裝置還包括陽極溶液儲槽、陰極溶液儲槽、以及泵I、II,所述陽極區(qū)與陽極溶
液儲槽、泵I依次連接形成對陽極區(qū)K1值進(jìn)行調(diào)節(jié)的陽極循環(huán)調(diào)節(jié)回路;所述陰極區(qū)與陰
極溶液儲槽、泵II依次連接形成對陰極區(qū)Kl進(jìn)行調(diào)節(jié)的陰極循環(huán)調(diào)節(jié)回路。 所述陽極緩沖溶液為10%的NaOH和90%的Ca0組成的混合液,陰極區(qū)的緩沖溶
液為乙酸。 所述多孔介質(zhì)砂石層的孔隙率為0. 001至0. 05,其介質(zhì)砂石的粒徑為0. 005cm至 2cm。 本實(shí)用新型在電壓動力作用下,電極附近土壤溶液發(fā)生電化學(xué)元素反應(yīng),改變土 壤中的氧化還原電位、K1值等理化性質(zhì),加快土壤固體上重金屬的解吸,提高土壤溶液中重 金屬的濃度,從而強(qiáng)化植物的吸收、積累,使土壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加, 增加了作物的產(chǎn)量。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本實(shí)用新型;
圖1為本實(shí)用新型修復(fù)鉻污染土壤的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面 結(jié)合具體實(shí)施方式
,進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。 參考
圖1 :一種電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,它包括陽極區(qū)3、陰極區(qū)4和電源 7,它還包括多孔介質(zhì)砂石層1和鐵屑層2,陽極區(qū)3和陰極區(qū)4內(nèi)分別放置陽極緩沖溶液和 陰極緩沖溶液10,并分別與電源7兩極相接;陽極區(qū)3與陰極區(qū)4的相對面上依次設(shè)置多 孔介質(zhì)砂石層1和鐵屑層2,與陰極區(qū)4之間形成對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。 裝置還包括陽極溶液儲槽8、陰極溶液儲槽9、以及泵I、 II,陽極區(qū)3與陽極溶液 儲槽8、泵I依次連接形成對陽極區(qū)3JH值進(jìn)行調(diào)節(jié)的陽極循環(huán)調(diào)節(jié)回路;陰極區(qū)4與陰 極溶液儲槽9、泵II依次連接形成對陰極區(qū)K1進(jìn)行調(diào)節(jié)的陰極循環(huán)調(diào)節(jié)回路。 陽極緩沖溶液為10%的NaOH和90%的Ca0組成的混合液,陰極區(qū)4的緩沖溶液 為乙酸。 多孔介質(zhì)砂石層1的孔隙率為0.001至0.05,其介質(zhì)砂石的粒徑為0.005cm至
2cm。
鉻(vi)Cre+在土壤中是一種有害的重金屬污染物,當(dāng)其還原為為鉻(ni)c,后,
就成為無害的物質(zhì)。鉻(VI)在水體和土壤中的主要形態(tài)為020—7(強(qiáng)酸性條件)、HCr0—4(弱 酸條件)、Cr0—4 (中性及堿性條件),而鉻(III)的主要形態(tài)為Cr3+ (PH < 4) 、Cr (OH) 3 (弱酸、 中性、弱堿條件)、Cr(0H)—4(PH > 12)。在電場作用下,鉻(VI)主要向陽極區(qū)3遷移,但鉻 (III)遷移性非常小。在電極電動力作用下,鉻(VI)向陽極區(qū)3的遷移富集和在還原物質(zhì) 的作用下向鉻(III)的轉(zhuǎn)化。 本實(shí)用新型用石墨分別作為陽極5和陰極6與直流電源7的兩端相連接,置入陽 極區(qū)3和陰極區(qū)4,在陽極區(qū)3和陰極區(qū)4分別儲存陽極緩沖液和陰極緩沖液10,陽極緩沖 溶液在陽極區(qū)3和陽極溶液儲槽8之間,陰極緩沖液10在陰極區(qū)4和陰極溶液儲槽9之
間,分別進(jìn)行循環(huán),如此設(shè)置,是為了調(diào)節(jié)陽極區(qū)3和陰極區(qū)4的ra值,以便電動力過程能
夠持續(xù)進(jìn)行,一般情況下陽極緩沖溶液用10% NaOH/90% CaO混和液,陰極緩沖溶液則采用 乙酸。 在電動力的作用下,土壤中的鉻(VI)Cr6+由陰極區(qū)4向陽極區(qū)3遷移,在鐵屑2 區(qū),使鉻(VI)CrS+還原為無毒鉻,采用多孔介質(zhì)砂石層1可以隔離鐵屑層2與陽極區(qū)3,以 免鐵屑層2吸附在陽極區(qū)3上不易分離,利用多孔介質(zhì)砂石層1區(qū)域,將陽極區(qū)緩沖溶液和 鐵屑層2的反應(yīng)溶液連接,以便調(diào)節(jié)其K1值,一般情況下在多孔介質(zhì)層中,多孔介質(zhì)的孔隙 率為0. 001至0. 05,粒徑一般都在0. 005厘米至2厘米,通常情況下取多孔介質(zhì)的孔隙率為 0. 005,粒徑取0. 07厘米為最佳。
為了防止陰極區(qū)4ra值上升和陽極區(qū)3ra值下降,所以在陽極區(qū)3和陰極區(qū)4分
別利用了陽極緩沖液和陰極緩沖液IO來進(jìn)行循環(huán)調(diào)節(jié)。在電動修復(fù)過程中會發(fā)生下列電 極反應(yīng) 陽極2H20-4e- — 02+4H+E0 = _1. 23V 陰極2H20+2e_ — H2+20H_E0 = _0. 83V 由于水的電解作用導(dǎo)致電極附近ra值發(fā)生變化,其中陽極5產(chǎn)生H+而使得陽極區(qū)3呈現(xiàn)酸性(ra值可能降至2左右),陰極6產(chǎn)生oh-而使得陰極區(qū)4呈現(xiàn)堿性(ra值可
能升至12左右),同時帶正電的h+向陰極6運(yùn)動,帶負(fù)電的oh-向陽極5運(yùn)動,分別形成了 酸性遷移帶和堿性遷移帶。 其基本原理是將電極插入受鉻污染土壤12,通過施加微弱電流形成電場,利用電 場產(chǎn)生的各種電動力學(xué)效應(yīng)(包括電滲析、電遷移和電泳等)驅(qū)動土壤污染物沿電場方向 定向遷移,從而將污染物富集至電極區(qū)然后進(jìn)行集中處理或分離。電極附近土壤溶液發(fā)生 電化學(xué)元素反應(yīng),改變土壤中的氧化還原電位、k1值等理化性質(zhì),加快土壤固體上重金屬的 解吸,提高土壤溶液中重金屬的濃度,從而強(qiáng)化生長植物根系的吸收、積累,使土壤中微生 物群體的多樣性和活力大大增加,增加了作物的產(chǎn)量。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理,在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下,本實(shí)用新型還 會有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,它包括陽極區(qū)、陰極區(qū)和電源,其特征在于,它還包括多孔介質(zhì)砂石層和鐵屑層,所述陽極區(qū)和陰極區(qū)內(nèi)分別放置陽極緩沖溶液和陰極緩沖溶液,并分別與電源兩極相接;所述陽極區(qū)與陰極區(qū)的相對面上由里向外依次設(shè)置多孔介質(zhì)砂石層和鐵屑層,鐵屑層與陰極區(qū)之間形成對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,其特征在于,所述裝置還包括陽極溶液儲槽、陰極溶液儲槽以及泵1、11,所述陽極區(qū)與陽極溶液儲槽、泵I依次連接形成對陽極區(qū)pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)的陽極循環(huán)調(diào)節(jié)回路;所述陰極區(qū)與陰極溶液儲槽、泵II依次連接形成對陰極區(qū)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)的陰極循環(huán)調(diào)節(jié)回路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,其特征在于,所述多孔介質(zhì)砂石層的孔隙率為0. 001至0. 05,其介質(zhì)砂石的粒徑為0. 005cm至2cm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動力復(fù)合修復(fù)鉻污染土壤裝置,它包括陽極區(qū)、陰極區(qū)和電源,它還包括多孔介質(zhì)砂石層和鐵屑層,陽極區(qū)和陰極區(qū)內(nèi)分別放置陽極緩沖溶液和陰極緩沖溶液,并分別與電源兩極相接;陽極區(qū)與陰極區(qū)的相對面上依次設(shè)置多孔介質(zhì)砂石層和鐵屑層,與陰極區(qū)之間形成對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)區(qū)。本實(shí)用新型在電壓動力作用下,電極附近土壤溶液發(fā)生電化學(xué)元素反應(yīng),改變土壤中的氧化還原電位、pH值等理化性質(zhì),加快土壤固體上重金屬的解吸,提高土壤溶液中重金屬的濃度,從而強(qiáng)化植物的吸收、積累,使土壤中微生物群體的多樣性和活力大大增加,增加了作物的產(chǎn)量。
文檔編號B09C1/08GK201511038SQ20092007358
公開日2010年6月23日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者陳威 申請人:上海海事大學(xué)