[实用新型]利用离子膜强化电动-络合修复重金属污染土壤的装置

说明书

利用离子膜强化电动‑络合修复重金属污染土壤的装置，包括污染土壤室，所述污染土壤室的两端分别设有阳极室和阴极室，阳极室内设有阳极，阴极室内设有阴极，所述阴、阳极与污染土壤室之间设有离子交换膜，所述离子交换膜将阳极室与污染土壤室之间间隔出金属络合物回收室，所述离子交换膜将阴极室与污染土壤室之间间隔出络合剂投加室，所述金属络合物回收室与阴极室通过管路连通。本实用新型方法操作简单，可以实现场地污染土壤的原位修复，修复效果好，环境扰动小，适合各类重金属离子污染土壤。

技术领域

本实用新型属于环境保护技术领域，具体涉及一种利用离子膜强化电动-络合修复重金属污染土壤的装置。

背景技术

土壤是人类赖以生存的最基本的自然资源。随着现代农业，工业以及城市化的发展，大量的有机或无机污染物质直接或间接的排放到了土壤当中，造成了全球性的土壤污染问题。根据环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报(2014)》显示，我国土壤环境状况不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1％，污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。所谓无机污染物多指土壤中的有毒重金属污染。有毒金属土壤污染会导致严重的环境问题，社会问题，影响人类健康和社会的发展，因此有效的有毒金属土壤修复方法一直是环境学界和环境工作者研究的重点。其中，电动修复技术是近20年才兴起的新型土壤修复技术，目前已证实了其在处理常见重金属如Pb、Cr、Cd、Cu、Hg、Zn及放射性核素等方面的有效性，显示出巨大的应用前景,成为土壤修复的重要发展方向(王慧等，生态环境，2007，16(1)：223-227)。

电动修复主要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作用下通过电迁移、电渗流或电泳的方式被带到电极两端从而清洁污染土壤(周东美等，农业环境科学学报，2003，22(4)：505-508)。在电动修复过程中,主要电极反应是:2H₂O-4e^-→O₂+4H⁺(阳极)，2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-(阴极)。阳极区的水被氧化生成H⁺，pH降至2以下；阴极区的水被还原生成OH^-，pH升至10以上,穿过土壤的H⁺和阴极生成的OH^-在一个狭窄的区域中和反生成水，在这个区域内pH可从2突跃到10(陆小成等，环境污染治理技术与设备，2005,6(1)：17-24)。土壤pH下降造成的土壤严重酸化可以提高金属污染物的溶解度使之以可溶的金属阳离子态更容易地在电场作用下向阴极迁移出来。然而金属阳离子迁移至土壤pH升高的区域时过高的pH会使金属发生沉淀，影响修复效果。因此，必要的增强方法对于电动修复重金属污染土壤是必不可少的。通常采用阴极OH^-控制技术来增强电动修复重金属污染土壤的效果，主要采取阴极加酸控制法(王业耀等，环境科学研究，2007，20(2)：36-40)，逼近阳极法(郑燊燊等，农业环境科学学报，2007,26(1)240-245)阳离子交换膜优化法(Nystroem et al.，ES&T,2005,37,2906-2911)等并证明行之有效。然而以上方法重金属的去除率的提高大都是以土壤酸化为代价的。

事实上，土壤酸化本身就是一个严重的环境问题。当土壤pH低于4.5时即可定义为极强酸性土壤。由于H⁺浓度增加，H⁺与钙、镁、钾等盐基性养分阳离子竞争换位，让这些盐基离子大量淋失，降低土壤肥效，不利作物生长(徐仁扣，土壤，2015，47(2)：238-244)。土壤过低的pH也易对建筑物造成腐蚀，影响建筑寿命。一般酸化的土壤需要进一步的pH调节否则难以被直接利用。