[发明专利]一种采用复极性电极电动修复铬污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及铬污染土壤电动力修复的方法，特别是 一种采用复极性电极电动修复铬污染土壤的方法。

技术背景

铬是一种来源广泛、价态多变的重金属。近年来许多工业区土壤铬污染不断 发生。其来源一般为电镀、金属加工、染料及皮革行业产生的高浓度含铬废水、 废渣等。铬污染的危害主要源自于所含的Cr(VI)，它对活细胞具有氧化作用。 人体接触六价铬，有可能引起皮肤过敏、皮肤和粘膜溃疡(铬性湿疹、铬疮)、 糜烂性鼻炎，大量摄入不仅损伤口腔、食道和胃肠，且有部分经肠道吸收至血液 中，引起肾损伤，六价铬有致癌作用。铬污染的治理途径主要有两种：一是改变 土壤中铬的存在形态，将六价铬转化为三价铬或者降低其在环境中的迁移能力； 二是将铬从污染土壤中移出。目前治理铬污染土壤的技术有固定化和稳定化法 (Solidification/Stabilization，S/S)、化学还原法(Reduction)、化学清洗 法(Solid washing)、生物修复法(Bioremediation)、电动修复方法 (Electroremediation)。

电动修复(electrokinetic remediation，EK)是近年来兴起的具有很大应用 潜力的原位/异位土壤修复技术。由于具有耗费人工少，接触毒害物质少，经济 效益高等优点，因而引起各国学术界的关注。其修复原理是：通过在污染土壤两 侧施加直流电压形成电场梯度，土壤中的污染物质在电场产生的各种电动力学过 程，如电迁移、电渗析和电泳等作用下被带到电极两端从而清洁污染土壤。电动 力学过程中最主要的电极反应如下：

阳极反应：2H₂O-4e→O₂↑+4H⁺       E₀＝-1.229V

阴极反应：2H₂O+2e→H₂↑+2OH^-  E₀＝-0.828V

目前主要的土壤电动修复技术有Lasagna技术、电化学自然氧化技术 (Electrochemical geoxidation)、Electro-Klean^TM技术、电动吸附技术 (Electrosorb^TM)等。电动反应过程中，电极附近pH变化会引起ξ电位极性转变， 电渗流反转，或造成重金属沉淀以及极化现象，增加能耗，使修复效率降低。目 前常通过添加淋洗剂、缓冲液或电极液循环流动等方法控制pH，提高电动修复效 率。Reddy等研究了不同清洗液对高岭土中铬电动修复效果的影响。结果显示， 当用自来水作清洗液来清洗阴极时，修复效率很低；当以1mol/L的HAc作阴极清 洗液时，Cr去除率上升到20％；当用0.1mol/LEDTA作清洗液时，Cr的去除率上升 到83％。周东美等研究了添加络合剂和控制阴极池溶液酸度对铬在黄棕壤中电动 过程的影响。结果表明，EDTA、柠檬酸和乳酸的加入明显改变了电动过程中电渗 流的大小和铬在土柱中的分配，其中柠檬酸因与土壤中的Cr(III)发生较强的 络合作用而显著增加了土壤总铬的去除率。

查阅专利文献，与本发明相关的有：“电动力修复铬污染土壤装置”，公开 (公告)号CN201511038U，该实用新型包括阳极区、阴极区和电源，它还包括 多孔介质砂石层和铁屑层，阳极区和阴极区内分别放置阳极缓冲溶液和阴极缓冲 溶液，并分别与电源两极相接；阳极区与阴极区的相对面上依次设置多孔介质砂 石层和铁屑层，与阴极区之间形成对重金属污染土壤进行修复的修复区。该实用 新型在电压动力作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变土壤中的 氧化还原电位、pH值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液 中重金属的浓度，从而强化植物的吸收、积累，使土壤中微生物群体的多样性和 活力大大增加，增加了作物的产量。