[發明專利]重金屬污染土壤陽極液淋洗強化電動修復方法

無效

• 申請號: 200910094214.9
• 申請日: 2009-03-13
• 公開（公告）號: CN101507969A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 張英杰;宋凡子;董鵬;鄭帥;熊琳強
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/02
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及對重金屬污染土壤無二次污染的高速原位修復工藝，屬于環保節能技術領域。

背景技術

土壤是人類賴以生存的衣食之本，在工業科技高度發達的今天，隨著生活污水和工業廢水、廢氣、廢渣的大量排放，土壤環境正遭到空前的重金屬污染。在一些污灌區土壤中，鎘的污染超標面積近20年來增加了14.6％，在東南地區，汞、砷、銅、鋅等元素的超標面積占污染總面積的45.5％。長江三角洲地區有的城市有萬畝連片農田受鎘、鉛、砷、銅、鋅等多種重金屬污染，致使10％的土壤基本喪失生產力。由于土壤自身無法消除和稀釋重金屬的存留，其長期過量的累積不僅會造成地表水和地下水的污染，破壞礦區農業生態系統，危害人類健康。近年來，重金屬污染土壤的修復問題在國內外都引起了高度重視，已成為環境科學研究的熱點課題。

當前對重金屬污染土壤的修復方法主要有：植物修復、化學淋洗、電動修復等。以上方法在應用上各有優缺點。土壤重金屬污染具有隱蔽性和滯后性，累積性和地域性，長期性和不可逆性，屬于復合型污染。因此單一方法往往效率不高，難于達到預期效果，其修復是一項系統工程，采用組合技術是土壤修復的發展趨勢。

化學淋洗法修復過程中，淋洗劑能通過溶解、絡合或離子交換等作用把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相，再對淋洗液進行抽提，起到去除固化態重金屬的效果。Wasay等研究了不同種類有機酸對不同質地土壤中重金屬的去除率。結果表明，檸檬酸、酒石酸、草酸+檸檬酸砂質土壤中的Pb、Cd去除率能達到80％以上。研究表明，采用適當的單一或組合淋洗劑，可有效解吸土壤中的固化態重金屬，但由于該方法存在淋洗劑殘留導致二次污染，不易處理低滲透性土壤，淋洗液費用昂貴，不易進行大規模原位修復等問題致使單一的化學淋洗法難以用于礦區等重金屬污染土壤的大面積原位修復。

電動修復法是20世紀90年代后才得到重視和發展的土壤原位新型修復技術，它主要是通過在污染土壤兩側施加直流電場形成電勢梯度，使土壤中的污染物在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式移動到電極兩端，再以離子交換法萃取或電沉積法去除等手段達到清潔污染土壤的效果。Acar提出了增強修復方法，通過向陰極和陽極加入酸性和堿性溶液，中和水解生成的OH和H⁺，控制體系的pH變化，采用乙酸增強的鉛污染土壤修復，經98天的實驗提高了Pb的去除率，但約55％的Pb沉積在陰極區附近，阻塞了土壤孔隙，阻止了污染物的進一步遷移和去除。如何對修復過程中產生的酸性遷移帶進行有利控制，尋找能夠有效把固化態重金屬從土壤中解吸出的手段，已成為影響土壤電動修復效果的最關鍵性因素。

發明內容

本發明針對以往兩種方法的不足，提供一種對重金屬污染土壤無二次污染的高速原位修復工藝方法，可有效提高重金屬去除率，縮短修復流程和時間，降低能耗。

本發明的上述目的是這樣實現的：重金屬污染土壤陽極液淋洗強化電動修復方法，其特征在于：在重金屬污染土壤兩端設置陰、陽極室，陽極室內預儲以天然有機酸為溶質的工作液，并通過導管及泵與工作液儲槽連接，兩極間以穩壓直流電源施加電場；通過導管與泵對陽極工作液進行間歇式抽提，并對受修復土壤部位的淋洗液滲透層進行淋洗、滲透，促進該局部附近土壤中固化態重金屬的解吸；以局部pH及重金屬去除率為指示，2～30小時為間歇淋洗周期，不斷將淋洗部位靠近陰極電解室，直到完成土壤修復。

陽極室長度∶修復土壤長度∶陰極室長度＝1∶8～15∶1.5～3，且陰、陽極室與修復土壤之間由夾層為濾紙、濾布的兩塊多孔聚甲基丙烯酸甲酯，或在酸性、堿性條件下呈惰性的多孔板材隔開。

陽極電解工作液采用0.2～2.0mol/l的酒石酸-酒石酸鉀鈉溶液、草酸-草酸鉀溶液、乙酸-乙酸鉀溶液；陰極室初始電解液為0.01～0.05mol/l的KNO₃溶液，修復過程開始后不再添加。

所述施加電場的強度為10～50V/m。

所述的受修復土壤部位的淋洗液滲透層是：從陰極電解室起，向土壤中并列排布3～15個淋洗滲透薄層，作為陽極工作液的淋洗部位，具體數量由實際修復土壤長度及土壤理化性質決定，距陰極電解室至其最遠端一個滲透層的長度不超過處理土壤的1/2。

所述的淋洗滲透薄層中每個淋洗滲透薄層長度為處理土壤總長度的1/120～1/20，每個淋洗滲透薄層深度∶修復土壤深度＝1∶2～1，寬度與修復區域同寬，且每層均由粗砂礫、細石子或在本修復環境下不發生化學反應的有機、無機顆粒組成。