[發明專利]一種維持污染土壤電動修復中電勢差均勻的方法

在審

• 申請號: 201410822181.6
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104550216A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 吳波;郭書海;鄒志紅;李鳳梅;李剛;李婷婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及污染土壤電動修復的技術領域，具體說是一種維持污染土壤電動修復中電勢差均勻的方法。

背景技術

電動修復方法污染土壤是目前一種新興技術。在已有的電動修復過程中，將電極插入到污染土壤中，形成電極矩陣，施加微弱直流電形成電場。在電化學反應和電動效應的聯合作用下，能夠有效去除土壤中的污染物。

前期研究結果表明，電動修復過程中，土壤中有機污染物的降解效率與電勢差存在正相關(Li?et?al.，2014)，重金屬污染物的遷移速率也與電勢差密切相關，因此，維持電勢差是提高污染土壤電動修復效率的關鍵。

電勢差在外加電壓恒定，正負電極間距離固定的條件下，其大小及空間分布是不變的。但污染土壤在電動修復過程中，電解、電遷移等電動效應均會造成土壤水和鹽離子空間分布及含量的變化，直接導致電勢差衰減，尤其在電動效應劇烈的陽極附近，電勢差衰減的就更為顯著。而極性切換條件下，土壤水分和可移動離子向陰陽電極中間遷移，導致電極附近均呈現電勢差衰減的趨勢。因此，適時適量補充電解液可有效解決電動修復電勢差衰減的問題。

如何基于土壤理化性質，電極矩陣排列與極性切換時間，通過電極附近補充電解液的方式維持電勢差，對保持電動修復過程中的高效性具有重要意義。

發明內容

本發明目的在于提供一種維持污染土壤電動修復中電勢差均勻的方法。

為實現上述目的本發明采用的技術方案為：

一種維持污染土壤電動修復中電勢差均勻的方法，

采用電動修復污染土壤，電動修復效應導致水分和可移動離子遷移減少，從而減弱電勢差，待電極附近電勢差的衰減率≥20％時，補加電解液有效維持該區域的電勢差，提高污染土壤的整體修復效率。

所述電解液由高濃度鹽溶液與水混合而成，其中鹽離子濃度范圍為0.5％-2％。

所述高濃度鹽溶液陽離子包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺，陰離子包括Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-；

所述陽離子中Na⁺占陽離子總摩爾比例為40％-60％，K⁺占陽離子總摩爾比例為20％-30％，Ca²⁺占陽離子總摩爾比例為10％-30％；

所述陰離子中Cl^-占陰離子總摩爾比例為50％-70％，NO₃^-占陰離子總摩爾比例為10％-30％，SO₄^2-占陰離子總摩爾比例為10％-20％。

所述電解液的補充量與電極切換的間隔時間成反比，這是由于電極切換的間隔時間越長，電動效應導致土壤中水分和可移動離子量越少，從而電勢差越小，需補充更多電解液。電解液的補充量范圍為25ml/kg(土)-50ml/kg(土)。

所述電解液補充范圍在以電極為中心，半徑為3cm-10cm的圓內。

所述在布設電極的污染土壤中施加直流電源，并過極性控制器控制電極極性與極性切換時間；根據土壤質地，確定電解液中陽離子組成、陰離子組成及確定電解液濃度；根據電極切換的間隔時間，確定電解液的補充量，通過工控機定點監測電極附近的電勢差衰減率，當衰減率≥20％時，由工控機自動下達指令補充電解液，或人工手動補充電解液。

維持污染土壤電動修復中電勢差均勻的優選步驟是：

a.在污染土壤中電極(1)按M×N二維布設，通過施加直流，實現的污染土壤的電動修復。直流電源(2)的供電電壓20V-36V，電勢差保持在0.8V/cm-1.5V/cm。

b.通過極性控制器(3)控制電極極性與極性切換時間，即同行同列上相鄰兩個電極極性相反，電極極性的切換時間為2h-8h。

c.根據土壤質地，確定電解液中陰、陽離子的組成及確定電解液濃度；根據電極切換的間隔時間，確定電解液的補充量。

其中，土壤質地為粘土時，對離子吸收能力強，土壤的陽離子代換量為25-30cmol(+)/kg，相同外加電壓條件下單位時間內電動效應導致的電勢差變化小，因此，補充電解液的鹽離子濃度為0.5％-0.8％；

土壤質地為壤土時，對離子吸收能力弱于粘土，土壤的陽離子代換量為15-18cmol(+)/kg，相同外加電壓條件下單位時間內電動效應導致的電勢差變化大于粘土，因此，補充電解液的鹽離子濃度為1.0％-1.3％；