[发明专利]一种盐渍化土壤汞污染高效修复系统及方法

说明书

本发明公开了一种盐渍化土壤汞污染高效修复系统及方法，包括离子获取系统、过滤系统、喷淋还原系统和冷凝收集系统，离子获取系统包括碳棒和铝网，碳棒的周围堆积有生物质炭，生物质炭和碳棒组成的正极外包裹DN凝胶，DN凝胶固定在由铝网围成的筒状负极内；靠近复合正极设置有连接软管，连接软管与集成管相连，集成管上连接有蠕动泵，蠕动泵的出口连接过滤系统，过滤系统的清水出口与喷淋还原系统的底部水进口相连，喷淋还原系统的顶部设置有还原剂喷淋结构，喷淋还原系统上设置有汞蒸气导出管与冷凝收集系统相连。实现节能环保；不仅能用于盐渍化土壤汞污染的修复，还可用于可挥发性残留农药污染土壤的修复，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于土壤修复领域，具体涉及一种盐渍化土壤汞污染高效修复系统及方法，本发明适合中度和重度盐渍化汞污染土壤的修复。

背景技术

随着我国工业化和现代化的快速发展，土壤盐渍化日益严重，其会进一步提高重金属的迁移能力，进而加重对作物以及生物的毒害，由此带来的安全隐患不容小觑。其中汞的毒性最强，它具有持久性、长距离迁移性和生物富集性，在自然界中能够转化成剧毒的甲基汞，并通过食物链高度富集和放大，其对土壤、农作物、人体和经济都有严重的影响，尤其是对于土壤的根治有严重的危害。金属汞具有还原性，氧化态有+2价和+1价两种表现形式。环境中自然来源的汞不超过总排放量的50％，大气中自然来源的汞所占比例约为1/4。土壤中汞的赋存和污染情况与生态环境安全直接相关。

土壤汞的修复技术很多，近年研究较多的有植物提取技术、热脱附技术、原位钝化及农业措施调控等修复技术。传统的修复技术并大都不能将土壤汞完全清除且存在较大的安全隐患，同时其高耗能、高耗材和低收益的缺点导致不能被大面积推广使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种盐渍化土壤汞污染高效修复系统，第二目的在于在于提供修复方法，修复效率显著提升，原材料易得，成本低，环境友好。

为实现上述第一目的，本发明提供如下技术方案：一种盐渍化土壤汞污染高效修复系统，其特征在于：包括离子获取系统、过滤系统、喷淋还原系统和冷凝收集系统，所述离子获取系统包括作为复合正极和铝网，所述复合正极包括碳棒，所述碳棒的周围堆积有生物质炭，所述生物质炭和碳棒外包裹凝胶，所述凝胶固定在尼龙纱网上，所述复合正极固定在由铝网围成的筒状负极内；靠近所述复合正极设置有连接软管；

所述连接软管与集成管相连，所述集成管上连接有蠕动泵，所述蠕动泵的出口连接所述过滤系统，所述过滤系统的清水出口与喷淋还原系统的底部水进口相连，所述喷淋还原系统的顶部设置有还原剂喷淋结构，所述喷淋还原系统上设置有汞蒸气导出管与冷凝收集系统相连。

上述方案中：所述生物质炭为磷酸改性生物质炭。酸性改性后的生物炭表面结构变得更光滑，粗糙度降低，孔状结构增多，比表面积增大。生物炭经过酸化改性后吸附性能更加高效和稳定，有效加强了生物炭的包括汞在内的重金属吸附性。

上述方案中：所述生物质炭的改性方法为：称取生物质炭置于反应容器中，然后加入磷酸溶液，搅拌，去掉液体，烘干，然后再升温至180℃持续加热反应，加水清洗，烘干得到。

上述方案中：所述凝胶为DN凝胶。制备方法为称取凹凸棒、海藻酸钠加入容器中，然后加少量的水搅匀，而后加入PAM加去离子水定容，室温下磁力搅拌10min后，倒至纱布上，尽可能平铺，放入硫酸钙溶液中浸泡直至凝胶表皮形成保护膜，而后用蒸馏水冲洗，烘干备用。基于海藻酸钠和PAM的吸附凝胶因其良好的生物相容性、低毒性、易制备，本发明制备的DN凝胶外围利用具有高机械性能的PAM作为其宿主材料，和富含羟基的海藻酸钠共同构建了具有亲水骨架的三维网络结构，具有生物相容性，且分子链上丰富的羟基和氨基可作为螯合位点，具有良好的金属离子结合能力，是一种天然去除金属离子的无毒吸附剂，能吸附其他金属离子。同时具有良好的稳定性和可靠性。