[发明专利]一种阴极逼近法修复铯污染土壤的装置及其修复方法

说明书

技术领域

本发明属于铯污染环境修复技术领域，具体涉及一种阴极逼近法修复铯污染土壤的装置及其修复方法。

背景技术

随着核技术军用和民用的日益增多，放射性核素在工业、农业、能源、军事、交通、医疗卫生等领域中广泛应用，土壤中的放射性核素特别是长寿命核素的本底值有增加的趋势。铯-137是放射性尘埃和核燃料废物中重要的核素之一，其半衰期30117年，迁移速度很慢，基本集中于表层土壤中。这种放射性元素污染物进入土壤后，会危及生态系统的稳定，土壤微生物的种群区系成分、种群结构和生存受到影响，进入植物(包括粮食作物、蔬菜、果树)，通过食物链进入人体，威胁人类的生命健康和其他生物的生存，导致人体产生致突变、致癌和致畸三致变化。

放射性污染主要来自于放射性物质。就人为因素而言，目前放射线污染主要有以下来源：(1)核工业排放的废水、废气、废渣；(2)核试验造成的全球性污染要比核工业造成的污染严重得多。(3)核电站排入环境中的废水、废气、废渣等均具有较强的放射性。目前全球正在运行的核电站有400多座，中国有17座。1986年4月26日，前苏联的切尔诺贝利核电站4号机组，由于操作人员严重违反操作规程，造成大量的放射性物质外逸，使31人急性死亡，237人受到严重辐射性伤害，部分放射性物质随大气一直飘到欧洲西北部。2011年3月11日福岛第一核电站事故泄漏出的放射性物质-铯备受关注，据日本科技部报告显示：有8％日本土壤中铯-137浓度已超过10000Bq/m²，而福岛核电站附近区域土壤中铯-137浓度远远超过25000Bq/m²。

目前国外采取的修复铯污染土壤的方法大致分为间接防治法、直接处理法和生物修复技术三种。间接防治是先采用机械物理、化学、电化学和物理化学联合去污等方法对放射性污染源进行去污，然后将放射性污染物焚烧、固化、掩埋，不要让放射性污染物质进入土壤。直接处理法包括自然衰减消除法、化学处理法和物理换土法。土壤生物修复放射性核素污染土壤可利用耐辐射微生物、超积累植物和森林的吸附、截留作用等修复技术。其中，间接修复所需成本较高，周期短，效果比较明显，但易造成二次污染；直接处理法只是根据土地的不同作用而进行的暂缓措施，从根本上不能解决铯在环境中的污染问题；生物修复处理成本低，适用于大面积的土壤修复，但其处理速率慢，周期长，且对土壤环境要求严格，只能降解低浓度污染的土壤。

我国目前对铯污染土壤的研究主要集中在生物修复方面，2012年中科院成都生物研究所发明了一种采用嗜酸氧化亚铁硫杆菌活性菌处理铯/铀污染土壤；专利201210056482.3公开了一种用灰灰菜修复高浓度铯污染土壤的方法；郑洁敏等人通过在Cs污染土壤中移栽酸模、戟叶酸模和向日葵3种植物，得出在134Cs污染土壤中移栽酸模、戟叶酸模和向日葵3种植物；专利201010600935.5公开了一种将耐重金属菌株Burkholderia sp.D54应用于放射性核素铯污染的微生物修复方法；专利201010237053.7公开了一种利用红苋菜修复治理铯和/或锶污染土壤的方法；专利201210056497.X公开了一种通过种植空心莲子草来修复受高浓度铯污染湿地和滩涂土壤。截止目前，国内还没有一种非常成熟的技术可用于铯污染土壤的处理。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的是提供一种阴极逼近法修复铯污染土壤的装置及其修复方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种阴极逼近法修复铯污染土壤的装置，所述装置包括土样室、电极室、电极、电源和管道，所述土样室为两个同心同高不同半径的空心圆柱体内外放置形成的内外两个室；在外圆柱体的内侧靠近室壁均匀设置多个一级阳极室，在每个一级阳极室中设置一级阳极；在内圆柱体的内侧靠近室壁均匀设置多个二级阳极室，在每个二级阳极室中设置二级阳极；在圆柱体的中心位置设置阴极室，阴极安装在阴极室中，电源的正极分别通过电线和开关与一级阳极和二级阳极相连，电源的负极与阴极相连；一级阳极室和二级阳极室的侧下方通过阳极液入液管道与阳极室控制系统、多通道蠕动泵、阳极液存储槽依次相连；一级阳极室和二级阳极室侧上方通过阳极液溢流管道与阳极液收集槽相连；阴极室侧下方通过阴极液入液管道与蠕动泵、阴极液存储槽依次相连；阴极室侧上方通过阴极液溢流管道与阴极液收集槽相连。

所述一级阳极室、二级阳极室和阴极室均与圆柱体高相同且底共面。

所述一级阳极室、二级阳极室和阴极室均为空心无顶圆柱体。

利用上述装置修复铯污染土壤的方法，包括如下步骤：