[发明专利]一种双阴极电芬顿氧化修复难降解有机物污染土壤的装置

说明书

本发明公开了一种双阴极电芬顿氧化修复难降解有机物污染土壤的装置，包括反应主体、双路直流稳压电源、双阴极电芬顿模块、检测和联动控制模块四部分。所述双路直流稳压电源经导线与设置在反应主体内的双阴极电芬顿模块连接，所述的检测和联动控制模块经探头和导线与反应主体连接。本发明能够将电化学与电芬顿氧化技术的优势有机结合，有效利用铁阴极和土壤本身固有的铁元素，双阴极电芬顿模块自产H₂O₂，并在该模块铁阴极附近产生的酸性条件下生成·OH，氧化降解土壤中的难降解有机污染物；本发明装置具有处理有机污染物效果灵活可控，简单高效、规模易于拓展、不产生二次污染的特点。

技术领域

本发明涉及土壤修复领域，尤其涉及一种双阴极电芬顿氧化修复难降解有机污染土壤的工艺装置。

背景技术

土壤修复不同于一般废弃物处理，通常污染区域包含土壤污染不易控制，污染物性质复杂，可能与土壤发生物理或化学反应而吸附或形成其它产物；且土壤组成复杂，其修复成效也取决于污染场地的特性、土壤结构、有机物含量及地下水渗透性等等。作为被广泛采用为农作物生长基质的土壤，一旦受到污染，即使彻底阻断污染源，由于污染在这两种介质中具有隐蔽性和滞后性，很难轻易被发现，且需要较长时间才能使其复原，会导致一系列食品安全和人身安全问题。

常见的难降解有机物污染土壤处理技术主要有固化/稳定化技术、化学氧化/还原技术、热脱附技术、土壤淋洗技术、水泥窑协同处置技术、植物修复技术、生物堆技术等。这些方法或单用或联用，但存在一定弊端，比如常见的化学氧化技术，通常将氧化剂高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧等注入土壤，但其多适用于渗透系数较高的污染场地，且氧化过程不具选择性，氧化剂除了与目标污染物反应外，还会与土壤中存在的一些腐殖酸、还原性金属等反应，大量消耗氧化剂，且会使地下温度和压力升高，分解产物可能会沿地下管线溢出导致安全问题和爆炸风险，因此实施该方法需要对整个修复系统的温度和压力、氧化剂的注入量等精准控制。再比如热脱附技术，尽管不受地质及水文地质条件等因素限制，污染物降解较彻底，但其最高加热温度可达500℃，单位面积的修复耗费能耗极高；修复场地上几乎无任何“生命迹象”(微生物等)，修复场地的生态遭到极大破坏。且需高的现场管道及管线设计，避免较大的安全隐患产生。

电芬顿氧化技术目前主要应用在对有机废水的处理领域，通常有3种类别：第一类是体系中的H₂O₂是由阴极附近的O₂还原生成的，而Fe²⁺由外部投加；第二类是Fe²⁺由阳极氧化而得，H₂O₂由体系外部添加；第三类是H₂O₂由外部投加，Fe²⁺是在阴极表面还原产生，这三种电芬顿技术的核心反应均是Fe²⁺与H₂O₂反应生成具有强氧化性的·OH，与土壤中的难降解有机物反应，降低土壤中的难降解有机物浓度，实现对土壤的修复。本发明采用的双阴极电芬顿模块，O₂由阳极电解产生，与铁阴极电解产生的H₂在钯催化剂作用下生成H₂O₂，同时，铁阴极还原生成了Fe²⁺与H₂O₂产生芬顿反应生成·OH。在该工艺中，系统所需O₂、H₂O₂、Fe²⁺均自动生成，无需外加，避免了化学原料运输使用引起的安全问题，且使得双阴极电芬顿氧化修复难降解有机污染土壤的工艺装置能实现自动调节修复效果的功能。

目前未见有利用双阴极电芬顿氧化修复难降解有机物污染土壤的相关报道。

发明内容