[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化離子遷移的鉻污染土壤清洗方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910010980.2
• 申請(qǐng)日: 2009-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101850360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭書海;李淑彩;李剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所
• 主分類號(hào): B09C1/08
• 分類號(hào): B09C1/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉻污染土壤的修復(fù)，具體的說(shuō)是一種采用電強(qiáng)化離子遷移方式對(duì)鉻污染土壤進(jìn)行清洗的過(guò)程。

背景技術(shù)

重金屬污染土壤清洗技術(shù)是利用流體(通常是液體)去除土壤污染物的過(guò)程，通過(guò)離子交換、吸附與螯合作用將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相中，然后處理其廢水，回收重金屬和提取劑的過(guò)程。其清洗液主要為酸堿溶劑、表面活性劑、鰲合劑等，其清洗設(shè)備一般為壓力驅(qū)動(dòng)設(shè)備或泥漿清洗設(shè)備；根據(jù)土壤清洗位置，可以分為原位或異位清洗修復(fù)。

(1)重金屬污染土壤原位清洗修復(fù)

重金屬污染土壤清洗原位修復(fù)主要是根據(jù)重金屬污染物分布的深淺，讓清洗液在重力或外力的作用下流過(guò)污染土壤，并利用回收井或采用挖溝的辦法收集和清除清洗液。原位化學(xué)清洗修復(fù)技術(shù)要在原地搭建修復(fù)設(shè)施，包括清洗液投加系統(tǒng)、土壤下層淋出液收集系統(tǒng)和淋出液處理系統(tǒng)：同時(shí)由于污染物在與化學(xué)清洗劑相互作用過(guò)程中，通過(guò)解吸、鰲合、溶解或絡(luò)合等物理化學(xué)過(guò)程而形成了可遷移化合物，因此有必要把污染區(qū)域封閉起來(lái)，通常采用隔離墻等物理屏障。

(2)重金屬污染土壤異位清洗修復(fù)

重金屬污染土壤清洗異位修復(fù)則包括如下步驟：1)污染土壤的挖掘；2)污染土壤的清洗修復(fù)處理；3)污染物的固液分離；4)殘余物質(zhì)的處理和處置；5)最終土壤的處置。異位化學(xué)清洗修復(fù)技術(shù)與原位化學(xué)清洗修復(fù)技術(shù)不同的是，異位化學(xué)清洗修復(fù)技術(shù)要把污染土壤挖掘出來(lái)放在容器中，用溶于水的化學(xué)試劑來(lái)清洗、去除污染物，再處理含有污染物的廢水或廢液。土壤清洗操作的核心是通過(guò)水力學(xué)方式機(jī)械地懸浮或攪動(dòng)土壤顆粒，將污染物從土壤中洗去。

制約污染土壤清洗修復(fù)效果的因素主要有土壤質(zhì)地特征，污染物類型及賦存狀態(tài)等，對(duì)于質(zhì)地過(guò)細(xì)的土壤，清洗法處理效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對(duì)鉻污染土壤常規(guī)清洗效率低的特點(diǎn)，提供一種經(jīng)濟(jì)可行、實(shí)用高效的強(qiáng)化離子遷移的鉻污染土壤清洗方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種強(qiáng)化離子遷移的鉻污染土壤清洗方法，其特征在于：在待清洗土壤內(nèi)置入電極，并施加直流電場(chǎng)，然后將清洗液注入污染土壤中，使污染土壤中的鉻離子在電場(chǎng)力作用下定向遷移，而后繼續(xù)添加清洗液，再靜置通電，如此循環(huán)至土壤中重金屬污染物濃度達(dá)到處理目標(biāo)。

所述污染土壤中的鉻離子在清洗液、電場(chǎng)力作用下定向遷移，使鉻金屬富集至電極區(qū)，同時(shí)清洗液中的水在電極表面電解，陽(yáng)極產(chǎn)生大量的氫離子使污染土壤酸化，加速土壤中鉻的定向遷移使其溶出。

本發(fā)明作用原理：

金屬鉻在土壤中的存在形態(tài)主要有：1)可交換態(tài)，2)碳酸鹽結(jié)合態(tài)，3)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，4)有機(jī)物和硫化物結(jié)合態(tài)，5)殘?jiān)鼞B(tài)。其中可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉻對(duì)環(huán)境和生物的潛在威脅比較突出，可交換態(tài)鉻對(duì)環(huán)境變化最敏感、有效，最易被生物吸收，也是最容易被清洗的部分；碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉻在土壤溶液pH改變時(shí)容易溶解釋放出鉻離子，酸性清洗液的加入。鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物和硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的鉻對(duì)環(huán)境和生物的影響較小，同時(shí)清洗比較困難，需要在清洗液中添加螯合劑等將其從土壤中去除。

本發(fā)明在外加直流電場(chǎng)作用下，土壤中的鉻離子定向遷移，多種遷移運(yùn)動(dòng)的疊加載著污染物離開(kāi)處理區(qū)而富集于電極區(qū)，同時(shí)水電解產(chǎn)生的大量氫離子有利于土壤中鉻的溶出，其中清洗液的加入量、電極的通電時(shí)間的以及土壤中還重金屬濃度，三者是相互關(guān)聯(lián)的，具體操作時(shí)視土壤質(zhì)地而定，對(duì)于沙土類可適當(dāng)增大滴加速度，對(duì)于粘土可適當(dāng)減小滴加速度。相關(guān)參數(shù)設(shè)置，加入清洗液以沒(méi)過(guò)土壤5-10cm為宜，清洗液滴加速度控制在1-5mL/min，陰陽(yáng)兩極施加直流電場(chǎng)的電壓梯度控制在1-5V/cm，具體操作時(shí)電壓梯度的選擇可綜合污染物性質(zhì)、處理規(guī)模、處理時(shí)間等因素確定。

本發(fā)明技術(shù)與現(xiàn)有土壤清洗技術(shù)相比，本發(fā)明更具有如下特點(diǎn)：

1.本發(fā)明提出的利用直流電場(chǎng)加速離子遷移速度的方法，克服了傳統(tǒng)清洗技術(shù)對(duì)低滲透型土壤難處理、處理周期長(zhǎng)、處理成本高等缺點(diǎn)。為鉻污染土壤修復(fù)提供了新的高效的途徑和方法。

2.本發(fā)明中，在直流電場(chǎng)作用下，電極附近的水不斷電解產(chǎn)生大量的氫離子，利于土壤中鉻的溶出，同時(shí)由于清洗液的不斷加入，處理后的土壤不會(huì)產(chǎn)生酸化、堿化現(xiàn)象。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1