[发明专利]一种原位脱除可溶性重金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从土壤中或者从泥状粉状堆积物中原位脱除可溶性重金属离子的方法。

背景技术

当今，环境污染问题日益严重，被重金属污染的耕地越来越多，从土壤中有效清除污染重金属离子就成为土壤生态修复的关键问题。对被重金属污染的土壤进行电动力学原位修复，是国内外近十多年才发展起来的一种成本较低、对环境二次损害最小的土壤原位修复方法。

目前人类工业及生活活动以及环境修复活动中所排出的大量泥状及粉状物料堆积如山，占用了不少耕地。而且，这些废料大都含有大量可溶性重金属离子，因此在露天堆放过程中，大量重金属离子被溶出而污染土壤和地下水乃至地面水，造成严重的生态污染；而欲对这些泥状或粉状物料进行大规模减量化式的资源化利用时，也因为重金属含量超标而限制了其利用范围。因此，为保护环境和对这些废弃物进行资源化利用，从其中脱除重金属离子成为首当其冲的重要技术措施。这类泥状及粉状废弃物包括各种工业泥质或粉质废料，污水处理厂剩余活性污泥，以及水体修复过程中大规模清理而出的底泥等等。然而，迄今为止，从如上物料中脱除重金属离子，总是将该物料部分挖出并运输至专门的设备中进行脱除处理(可称为异位处理)；而直接在物料堆上进行原地脱除处理(可称原位处理)的方法未见公开报道。

目前，从大规模堆积的泥质或粉状物料中脱除可溶性重金属离子的方法主要是异位脱除处理方法，而且大都效果不佳或对环境造成二次污染，属淘汰之列。重金属离子污染土壤的原位修复，目前对环境二次污染最小且具有真正实用价值的方法有两类，即生物修复方法和电动力学修复方法。

1生物原位修复方法：

该法的原理是：或者在土壤上种植特殊植物，利用植物吸收可溶性重金属离子，或者用特殊微生物制剂液体浸汲物料，让可溶性重金属离子被细菌吸收或吸附，最后又对植物或者细菌浸出液进行焚烧或化学处理，从中回收重金属。这种方法虽很有应用前景，但是其处理进程缓慢，难以在短时间达到清除重金属离子的目的。

2直流电动力学原位修复方法：

污染土壤的电动力学原位修复方法，是国内外近十多年才出现的一种新方法。该法的一般原理是：在土壤被液体介质浸汲，重金属离子已经溶入介质液体中的条件下，在物料堆中一定距离的两端分别建立阳电极液室和阴电极液室，并插入阳电极和阴电极，用外部恒定直流电源正负极通过阳电极和阴电极向物料中施加电场力，使得土壤内部发生导电离子的电迁移和电渗等电化学作用，最后将可溶性重金属离子由土壤内部驱至阴电极室液内，从而达到将可溶性重金属离子从土壤中去除的目的。这种方法最大的优点是修复速度比生物原位修复快得多，效率较高而且对环境不产生二次污染。基于如上优点，土壤电动力学修复将会发展为一类今后应用会日益广泛的绿色技术。

但是，目前已有的这种重金属污染土壤的直流电动力学修复方法，存在处理效率较低能耗较大的缺点，这一缺点使之目前尚难获得广泛的实际应用，因而亟待改善。究其原因，是因为：在恒稳直流电源驱动的条件下，其电动力在物料或土壤中所形成的离子迁移作用和电渗作用脱除可溶性重金属离子时，电极会逐渐产生“活化极化”、“电阻极化”以及“浓差极化”三种极化现象。而电极的极化现象将使整个系统呈现出越来越大的导电阻力，致使同样大小的电场力迁移可溶性重金属离子的效率越来越低；而要保证维持一定的效率，就必须提高所施加的直流电压以增大电场力，于是造成电能的耗费增大。不仅如此，这种以提高直流电源电压来造成更大的电位梯度以克服电极极化现象造成的电压降的措施，不仅增加了电耗而且收效甚微，而且还会加速改变土壤的PH值，产生大量OH^-离子，使可溶性重金属离子形成不可溶氢氧化物或盐类，反而更降低了重金属离子的脱除率，其结果造成一种恶性循环。然而，对于直接从土壤中(或者从其他泥状粉状物料堆中)原位脱除可溶性重金属离子而言，电能消耗的增大就意味着处理成本的大幅度增高，直接影响到了该方法应用的经济可行性。所以，解决电极极化问题是降低该方法处理成本和大幅度提高该方法处理效率的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为解决在重金属污染土壤电动力学原位修复过程中，现有的恒定直流方法迁移可溶性重金属离子时，因三种电极极化钝化现象而造成处理能耗过大及可溶性重金属离子被OH^-“固化”于土壤中或物料中，结果造成该方法高能耗低效率的难题，针对性地提供一种用以消除电极极化现象的脉冲电动力学原位脱除可溶性重金属离子的方法。