[發明專利]一種對重金屬污染土壤的強化電動修復方法

在審

• 申請號: 201210044183.8
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102527707A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 付融冰;劉芳;馬晉;張長波
• 申請（專利權）人: 上海市環境科學研究院;付融冰
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，特別涉及采用電動方法對重金屬污染土壤進行修復的技術領域。

背景技術

隨著我國工業化及城市化的進程，土壤重金屬污染問題開始顯現。根據我國農業部對全國污灌區調查，在約140萬公頃的污水灌區中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8％。土壤污染危害巨大，全國每年遭重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成直接經濟損失超過200億元。特別是在城市化變遷中，歷史遺留的重金屬污染場地問題進一步凸顯出來，對生態環境和人體健康造成威脅。

黨中央、國務院高度重視土壤污染防治工作。在2005年中央人口資源環境工作座談上提出“把防治土壤污染提上重要議程”，在第六次全國環境保護大會上明確提出“積極開展土壤污染防治”，《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中明確提出“開展全國土壤污染現狀調查，綜合治理土壤污染”，《國務院關于落實科學發展觀加強環境保護的決定》明確提出“以防治土壤污染為重點，加強農村環境保護”，并提出“開展全國土壤污染狀況調查和超標耕地綜合治理，抓緊擬訂有關土壤污染方面的法律法規草案”。國家《重金屬污染綜合防治十二五規劃》中也把土壤污染防治列為重要項目。然而，目前階段，我國真正可以應用的重金屬污染土壤治理實用技術非常缺乏，技術研發需求異常迫切。

電動力學修復法是可以實現重金屬從土壤中分離的新興技術。傳統電動修復技術，在修復過程中陰陽極會發生電解反應產生H⁺和OH^-，從而導致陽極附近pH值顯著降低和陰極附近pH值顯著升高。陰極附近土壤pH值升高會導致重金屬的在土壤中過早沉淀，致使重金屬無法從土壤中遷移出來，極大地限制了電動修復技術的實際應用。

為更好的控制土壤pH，提高重金屬去除效率，研究者們提出了諸如“緩沖溶液法”、“離子交換膜法”以及“切換電極法”等強化電動修復技術。

“緩沖溶液法”即在陰極上注入鹽酸、乙酸、檸檬酸、草酸等以中和陰極電解產生的OH^-，達到陰極去偏極的目的，但該法可能導致土壤酸化，而且整個處理系統結構復雜，控制裝置要求也很高，在實際應用中操作難度大。

“離子交換膜法”是在陽極與土壤之間安裝陰離子交換膜以阻止陽極電解生成的H⁺進入土壤處理區，在陰極與土壤之間安裝陽離子交換膜以阻止OH^-進入土壤處理區。該法價格較貴，且尚未解決好膜與電極的結構問題，在大尺度的范圍應用中存在較大障礙，而且，重金屬雖然向電極附近富集，但仍然存在于土壤中，不能得到較為徹底的去除。

“切換電極法”即通過簡單切換電場極性從而使電極反應產生的H⁺和OH^-在電極區中和，從而維持穩定的pH值和系統電壓。但該法存在重金屬在土壤中往復遷移的問題，對重金屬的去除效率尚不確定。

實際上，雖然對上述技術進行了大量的試驗研究，但是這些技術pH值控制方法由于過于繁雜而在實際修復工程中也難以實現，這已成為困擾電動修復技術發展的瓶頸所在。因此，開展具有實際應用價值的電動修復新技術已成為該領域的迫切需求。

大量研究表明，單質零價鐵[以下簡稱為[Fe⁰]是一種化學還原性很強的還原劑，可以同無機離子發生氧化還原反應，將重金屬以不溶性化合物或單質的形式析出，達到重金屬固定和封存的目的，對地下水中As、Mn、Mo、Se、U、V和Zn等均有很好的去除效果，已廣泛應用于重金屬污染地下水的修復。已有多篇現有技術公開了鐵可用于重金屬污染土壤的修復。

CN102039306A中公開了使用鐵絲來處理金屬Cu污染土壤的方法，從而可取得穩定化治理，具有效果好、成本低等優點。

WO2004007379A公開了用于原位修復受鹵代烴污染的土壤和/或地下水的載體催化劑，它包含有零價鐵。

CN101011703A公開了加速土壤中有機污染物還原降解轉化的方法，其利用了零價鐵單質的強還原性。

CN1899717A公開了將電動力與鐵PRB聯合處理重金屬污染土壤的方法，在電極和土壤之間安裝鐵PRB，利用電動力將土壤中的重金屬遷移富集到水體，再用鐵PRB再將其從水體中去除。

CN1623699A公開了一種去除紅壤中銅污染的復合強化方法，在兩端電極處設置電解池，采用pH自動控制系統來控制陰極處理池的酸度維持在合適的pH值范圍。