一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去 除的電動(dòng)修復(fù)方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)發(fā)展使越來越多的有機(jī)污染物進(jìn)入土壤環(huán)境中，難以被生物降解的污染物會(huì) 長(zhǎng)期存留在土壤中，并不斷遷移轉(zhuǎn)化，帶來極大隱患。因此對(duì)土壤中有機(jī)污染物，尤其是難 降解有機(jī)污染物的去除成為環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。針對(duì)土壤污染的現(xiàn)狀，人們已經(jīng)開 發(fā)了多種修復(fù)技術(shù)。目前有機(jī)污染土壤修復(fù)技術(shù)包括熱脫附、微波加熱、蒸汽浸提、化學(xué)淋 洗、化學(xué)氧化和生物降解等多種技術(shù)，但這些技術(shù)對(duì)于難降解有機(jī)污染物的去除存在處理 費(fèi)用高、二次污染、效率低等缺點(diǎn)。
[0003] 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)作為一種對(duì)土壤污染治理頗具潛力的技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外研究者的 廣泛關(guān)注，其基本方法是在土壤系統(tǒng)中插入電極，通以直流電，土壤中的污染物在電場(chǎng)的作 用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而達(dá)到去除土壤中污染物的目的。由于該技術(shù)具有安裝方便、 操作簡(jiǎn)單、能耗低和修復(fù)徹底等優(yōu)點(diǎn)，因此具有其它污染土壤修復(fù)技術(shù)不可替代的優(yōu)勢(shì)。研 究表明電極表面及附近氧化能力較強(qiáng)，而且PH值低氧化能力更強(qiáng)。在傳統(tǒng)的土壤電動(dòng)修復(fù) 過程中，陰極、陽極處在同一個(gè)電動(dòng)修復(fù)室中，電極反應(yīng)在陽、陰極產(chǎn)生的H+和OH-會(huì)在土 壤內(nèi)發(fā)生中和反應(yīng)，影響電場(chǎng)發(fā)揮其最大的氧化作用。因此，如何控制陽極及附近的酸性環(huán) 境，促進(jìn)對(duì)污染物的1?效去除能力，對(duì)提1?電動(dòng)修復(fù)有機(jī)污染土壤的效率具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提供一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法及其 裝直。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，在待處理污染土壤內(nèi)構(gòu) 建陰、陽兩個(gè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)，陽極置于污染土壤陽極修復(fù)區(qū)，陰極置于污染土壤陰極 修復(fù)區(qū)，陰極和陽極之間以導(dǎo)線相連接，兩極間施加電場(chǎng)，并對(duì)施加的電極極性進(jìn)行切換和 不切換處理，陰極和陽極電動(dòng)修復(fù)區(qū)以鹽橋相連。
[0007] 所述構(gòu)建的陰、陽兩個(gè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)完全隔離。
[0008] 所述陰極和陽極分別插在陰、陽污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)一端；鹽橋分別插在陰、陽污 染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)另一端，鹽橋?qū)㈥帢O修復(fù)區(qū)和陽極修復(fù)區(qū)相連。
[0009] 所述鹽橋由PVC軟管作為骨架，內(nèi)部填充瓊脂-飽和氯化鉀溶液或飽和硝酸銨溶 液。
[0010] 所述兩極間施加電場(chǎng)為直流電場(chǎng)。
[0011] 一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法的裝置，裝置包括電極陽 極1、電極陰極2、鹽橋3、陽極室4、陰極室5、繼電器6、調(diào)節(jié)器7和電源8;其中，電極陽極I 和電極陰極2分別插入通過鹽橋3相連的陽極室4和陰極室5中，電極陽極1、電極陰極2 通過繼電器6與電源8相連，調(diào)節(jié)器7與電源8和繼電器6相連。
[0012] 所述裝置通過繼電器6和調(diào)節(jié)器7進(jìn)行電極極性切換和不切換處理。
[0013] 本發(fā)明與傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0014] 1.本發(fā)明將修復(fù)系統(tǒng)中的污染土壤分成獨(dú)立的陰極電動(dòng)修復(fù)區(qū)和陽極電動(dòng)修復(fù) 區(qū)，再通過鹽橋?qū)㈥帯㈥枠O修復(fù)區(qū)相連，通入直流電進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)。采用本發(fā)明避免了現(xiàn)有 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)中陽極產(chǎn)生的H+和陰極產(chǎn)生的OH-的中和反應(yīng)，保證陽極區(qū)中土壤的酸性條 件，提高電動(dòng)反應(yīng)對(duì)有機(jī)污染物的去除效率。
[0015] 2.本發(fā)明修復(fù)裝置通過繼電器和調(diào)節(jié)器，對(duì)電極進(jìn)行定期周期性極性切換，可有 效提高土壤有機(jī)污染物的整體去除效率。
[0016] 3.采用本發(fā)明方法對(duì)于高濃度污染土壤中的有機(jī)污染物具有較好地清除效果，可 去除的污染物包括多環(huán)芳烴、石油烴等多種有機(jī)污染物。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)裝置 結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1.電極陽極；2.電極陰極；3.鹽橋；4.陽極室；5.陰極室；6.繼電器； 7.調(diào)節(jié)器；8.電源。
[0018] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1.電極陽極； 2.電極陰極；3. 土壤室；4.繼電器；5.調(diào)節(jié)器；6.電源。
[0019] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的芘在不同處理?xiàng)l件下去除率比較效果圖。
[0020] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的混合多環(huán)芳烴在不同處理?xiàng)l件下去除率比較效果圖。
[0021] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的石油烴在不同處理?xiàng)l件下去除率比較效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0023] 實(shí)施例1 :
[0024] 實(shí)驗(yàn)裝置：
[0025] 本發(fā)明利用鹽橋的電動(dòng)修復(fù)裝置包括電極陽極1、電極陰極2、鹽橋3、陽極室4、陰 極室5、繼電器6、調(diào)節(jié)器7和電源8 ;其中，電極陽極1和電極陰極2分別插入通過鹽橋3相 連的陽極室4和陰極室5中，電極陽極1、電極陰極2通過繼電器6與電源8相連，調(diào)節(jié)器7 與電源8和繼電器6相連(參見圖1)。所述裝置通過繼電器6和調(diào)節(jié)器7進(jìn)行電極極性切 換。
[0026] 傳統(tǒng)的電動(dòng)修復(fù)裝置包括電極陽極1、電極陰極2、土壤室3、繼電器4、調(diào)節(jié)器5和 電源6 ;其中，電極陽極1和電極陰極2分別插入土壤室兩端，電極陽極1和電極陰極2通 過繼電器4與電源6相連，調(diào)節(jié)器5與電源6和繼電器4相連(參見圖2 )。所述裝置通過繼 電器6和調(diào)節(jié)器7進(jìn)行電極極性切換。
[0027] 具體實(shí)施步驟如下：
[0028] 試驗(yàn)用土壤為自配污染土壤。清潔土壤采自遼寧省遼中一帶0_20cm表土，該土 壤為砂土。將土壤中石塊和植物根系去除、自然風(fēng)干，過20目篩后儲(chǔ)存?zhèn)溆?。?000 mg/ L芘-丙酮溶液混入該砂土，然后放入通風(fēng)櫥中陳化一周，使用前測(cè)得污染土壤中芘的濃度 約為 250mg/kg。
[0029] 本實(shí)施例設(shè)4個(gè)處理，處理1和處理2采用傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)裝置（圖2)，土壤室的陰 陽修復(fù)區(qū)不分隔，在同一個(gè)土壤室內(nèi)，土壤室體積為30cmX10cmX5cm，處理1電極極性不 切換，處理2電極極性每7天切換1次；處理3和處理4采用本發(fā)明利用鹽橋的電動(dòng)修復(fù)裝 置（圖1)，陰、陽污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)分隔成兩個(gè)土壤室，這兩個(gè)土壤室用瓊脂-飽和氯化 鉀溶液進(jìn)行連接，每個(gè)土壤室體積為15cmX IOcmX 5cm，處理3電極極性不切換，處理4電極 極性每7天切換1次；各處理施加的電壓為24V直流電；電極為直徑為lcm，長(zhǎng)度為IOcm石 墨電極。在土壤室中分別加入自配污染土壤HOOg和700g(風(fēng)干土)，運(yùn)行過程中土壤濕度 一直保持在20% (質(zhì)量比)，為防止水分蒸發(fā)，土壤室用密封蓋蓋嚴(yán)。各處理連續(xù)運(yùn)行14天 后采用高效液相色譜法測(cè)定土壤中芘的含量。從圖3中可以看出，處理14天后，各處理芘 的總?cè)コ士蛇_(dá)到15. 9% (處理1)、34. 1% (處理2)、37. 4% (處理3)、62. 9% (處理4)。采用 鹽橋強(qiáng)化電動(dòng)修復(fù)方法比傳統(tǒng)電動(dòng)修復(fù)方法去除率提高了 21. 5%-28. 8%。采用鹽橋極性切 換處理比不切換處理芘去除率提高25. 5%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，其特征在于：在待處理污 染土壤內(nèi)構(gòu)建陰、陽兩個(gè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)，陽極置于污染土壤陽極修復(fù)區(qū)，陰極置于污 染土壤陰極修復(fù)區(qū)，陰極和陽極之間以導(dǎo)線相連接，兩極間施加電場(chǎng)，并對(duì)施加的電極極性 進(jìn)行切換和不切換處理，陰極和陽極電動(dòng)修復(fù)區(qū)以鹽橋相連。
2. 按權(quán)利要求1所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，其特征在 于：構(gòu)建的陰、陽兩個(gè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)完全隔離。
3. 按權(quán)利要求1所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，其特征在 于：所述陰極和陽極分別插在陰、陽污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)一端；鹽橋分別插在陰、陽污染土 壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)另一端，鹽橋?qū)㈥帢O修復(fù)區(qū)和陽極修復(fù)區(qū)相連。
4. 按權(quán)利要求3所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，其特征在 于：所述鹽橋由PVC軟管作為骨架，內(nèi)部填充瓊脂-飽和氯化鉀溶液或飽和硝酸銨溶液。
5. 按權(quán)利要求1所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法，其特征在 于：所述兩極間施加電場(chǎng)為直流電場(chǎng)。
6. -種權(quán)利要求1所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法的裝置， 其特征在于：裝置包括電極陽極（1)、電極陰極（2)、鹽橋（3)、陽極室（4)、陰極室（5)、繼電 器（6)、調(diào)節(jié)器（7)和電源（8);其中，電極陽極（1)和電極陰極（2)分別插入通過鹽橋（3)相 連的陽極室（4)和陰極室（5)中，電極陽極（1)、電極陰極（2)通過繼電器（6)與電源（8)相 連，調(diào)節(jié)器（7)與電源（8)和繼電器（6)相連。
7. 權(quán)利要求6所述的利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法的裝置，其特 征在于：所述裝置通過繼電器（6)和調(diào)節(jié)器（7)進(jìn)行電極極性切換和不切換處理。
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種利用鹽橋強(qiáng)化土壤有機(jī)污染物去除的電動(dòng)修復(fù)方法及其裝置。在待處理污染土壤內(nèi)構(gòu)建陰、陽兩個(gè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)區(qū)，陽極置于污染土壤陽極修復(fù)區(qū)，陰極置于污染土壤陰極修復(fù)區(qū)，陰極和陽極之間以導(dǎo)線相連接，兩極間施加電場(chǎng)，并對(duì)施加的電極極性進(jìn)行切換和不切換處理，陽極和陰極電動(dòng)修復(fù)區(qū)以鹽橋相連。本發(fā)明采用鹽橋?qū)⑼寥佬迯?fù)系統(tǒng)陽極區(qū)和陰極區(qū)分開，有利于保持陽極區(qū)的酸性環(huán)境，提高陽極區(qū)有機(jī)污染物的去除效率。若采用陰陽極極性切換的處理方式，可提高系統(tǒng)的總?cè)コ省?br>【IPC分類】B09C1-00
【公開號(hào)】CN104722570
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310714520
【發(fā)明人】郭書海, 李鳳梅, 徐素娟, 吳波, 李剛
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月19日