[发明专利]一种重金属污染土壤的电动修复翻转式装置

说明书

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤修复领域，具体的说是一种永久性修复重金属污染土壤的电动修复装置；可应用于重金属/放射性污染土壤和/或淤泥修复；可用于含重金属和/或有机污染物和/或放射性元素的固体废弃物处理；可用于稀有和/或贵金属贫矿的富集和提取；可用于土壤和/或淤泥和/或固体废弃物中的VOCs、SVOCs、POPs、PAHs和PCBs等有机污染物的低温脱附和修复；也可用于工矿企业含污染物废水处理。

背景技术

所谓的“永久性修复”就是要把被污染土壤（包括淤泥和其他固体废弃物）等介质中的重金属提取出来。从理论上讲，重金属提取方法包括物理的、化学的和生物的三大类。其中，电动修复技术（electrokinetic processing，EK）主要是物理技术，尽管它有可能与化学的或者生物的技术复合从而形成新的修复模式。

早在上世纪80年代，就有人利用电力来提取土壤中的重金属。1993年，美国人Acar首次发表了旨在阐释电动修复原理的文章，代表了电动修复技术正式形成。大约1995年左右，国内就有人做小规模研究。但国内目前能查阅到的最早的文章是在本世纪初周东美和邓昌芬（2003）的发表在《农业环境科学学报》上的《重金属污染土壤的电动修复技术研究进展》。

电动修复的基本原理都是将电极插入受污染的土壤中，在施加直流电后，土壤孔隙中的水溶液产生电渗流，使得带电金属阳离子向阴极发生电迁移，同时带电阴离子向阳极迁移，多种迁移运动的叠加载着重金属污染物离开处理区的土壤，并在阴阳两极通过沉积或者离子交换、吸附、萃取等方式被去除，从而达到修复的目的。在电动修复过程中，可以发生电解、电渗流和电迁移等现象，主要影响因素包括水的电解、土壤性质、重金属种类和浓度等。国内外学者的主要研究内容包括：

1、如何控制碱性带，提高修复效率。在电动修复过程中，在距离阴极1/3~2/3处理箱总长度的空间范围内，会产生pH值≥9的“碱性带”。大多数重金属在遇到碱性带时，就与OH^-结合形成氢氧化物沉淀，从而导致迁移过程的中断，导致修复失败。为了控制碱性带的范围，提高修复效率，许多学者提出了改进意见，常见的有酸碱中和法、阳离子选择性膜法、电渗析法、络合剂法、表面活性剂法、氧化还原法、EK-生物技术联用法和Lasagna^TM法。

2、电动力供给方式。包括：（1）直流电的控制电流法和控制电压法；（2）交直流电交替使用的技术和方法。一般地，直流电的电场梯度为(0.4～2V/cm)和电流密度(2～5mA/cm²)。

3、电动修复的机理及其影响因素的研究。主要包括污染物迁移的方式、机制及其数学模型等。研究土壤类型及其性质对修复效果的影响等。有关研究对改善电动修复的效率具有重要指导意义。

4、应用研究。包括电修复Cu污染土壤；利用电渗流原理从污泥中脱水；利用Tween80、硝酸、EDTA等控制阴极pH；利用EK修复Cr、Pb、Zn、Cd、Hg等重金属污染土壤等。也包括对淤泥、底泥和有机污染物污染土壤的修复。

从技术实现的空间位置看，电动修复技术可以分成原地原位、原地异地修复和异地异位三大类。本发明属于为实现原地异位技术而设计的修复装置。目前国内在原地异位技术上的典型专利技术如下。

专利CN1695834（公开日2005-11-16）《重金属污染土壤的电动力学修复方法》：一种重金属污染土壤的电动力学修复方法，采用离子交换膜将阴极与受试土样分隔开，并用多孔陶瓷板置于离子交换膜与土壤之间防治离子交换膜堵塞，利用电极自身产生的H⁺和OH^-，并借助离子交换膜的阻隔作用，控制电动力学修复过程中土壤的pH值，加速污染物的溶出和迁移。处理后阳极溶液保持强酸性，用于清洗、再生离子交换膜。阴极溶液保持强碱性，大多数重金属阳离子与氢氧根离子结合生成沉淀，通过沉淀、离心纯化得到纯度重金属化合物，而得到净化后的碱性阴极溶液用于中和土壤的酸。该方法具有安全可靠、操作方便和成本低廉等优点，修复后土壤的pH值能基本恢复到原来的状态。