[發明專利]一種重金屬污染土壤的電動修復立式裝置

有效

• 申請號: 201710042701.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106623386B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 陳明;劉冠男;陳玉衡;余國強;張佳文;陳華;王新宇;王蕊
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院礦產資源研究所
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 北京市合德專利事務所11244
• 代理人: 王文會,劉榜美

技術領域

本發明屬于重金屬污染土壤修復技術領域，具體涉及一種重金屬污染土壤的電動修復裝置。

背景技術

所謂的“永久性修復”就是要把被污染土壤（包括淤泥和其他固體廢棄物）等介質中的重金屬提取出來。從理論上講，重金屬提取方法包括物理的、化學的和生物的三大類。其中，電動修法技術（electrokinetic processing，EK）主要是物理技術，盡管它有可能與化學的或者生物的技術復合從而形成新的修復模式。

早在上世紀80年代，就有人利用電力來提取土壤中的重金屬。1993年，美國人Acar首次發表了旨在闡釋電動修復原理的文章，代表了電動修復技術正式形成。大約1995年左右，國內就有人做小規模研究。但國內目前能查閱到的最早的文章在本世紀初周東美和鄧昌芬（2003）的發表在《農業環境科學學報》上的《重金屬污染土壤的電動修復技術研究進展》。

電動修復的基本原理都是將電極插入受污染的土壤中，在施加直流電后，土壤孔隙中的水溶液產生電滲流，使得帶電金屬陽離子向陰極發生電遷移，同時帶電陰離子向陽極遷移，多種遷移運動的疊加載著重金屬污染物離開處理區的土壤，并在陰陽兩極通過沉積或者離子交換、吸附、萃取等方式被去除，從而達到修復的目的。在電動修復過程中，可以發生電解、電滲流和電遷移等現象，主要影響因素包括水的電解、土壤性質、重金屬種類和濃度等。國內外學者的主要研究內容包括：

1、如何控制堿性帶，提高修復效率。在電動修復過程中，在距離陰極1/3~2/3的空間范圍內，會產生pH值≥9的“堿性帶”。大多數重金屬在遇到堿性帶時，就與OH^-結合形成氫氧化物沉淀，從而導致遷移過程的中斷，導致修復失敗。為了控制堿性帶的范圍，提高修復效率，許多學者提出了改進意見，常見的有酸堿中和法、陽離子選擇性膜法、電滲析法、絡合劑法、表面活性劑法、氧化還原法、EK-生物技術聯用法和Lasagna^TM法。

2、電動力供給方式。包括（1）直流電的控制電流法和控制電壓法；（2）交直流電交替使用的技術和方法。一般地，直流電的電場梯度為(0.4～2V/cm)和電流密度(2～5mA/cm²)。

3、電動修復的機理及其影響因素的研究。主要包括污染物遷移的方式、機制及其數學模型等。研究土壤類型及其性質對修復效果的影響等。有關研究對改善電動修復的效率具有重要指導意義。

4、應用研究。包括電修復Cu污染土壤；利用電滲流原理從污泥中脫水；利用Tween80、硝酸、EDTA等控制陰極pH；利用EK修復Cr、Pb、Zn、Cd、Hg等重金屬污染土壤等。也包括對淤泥、底泥和有機污染物污染土壤的修復。

從技術實現的空間位置看，電動修復技術可以分成原地原位、原地異地修復和異地異位三大類。本發明屬于為實現原地異位技術而設計的修復裝置。目前國內在原地異位技術上的典型專利技術如下。

專利CN1695834（公開日2005-11-16）《重金屬污染土壤的電動力學修復方法》：一種重金屬污染土壤的電動力學修復方法，采用離子交換膜將陰極與受試土樣分隔開，并用多孔陶瓷板置于離子交換膜與土壤之間防治離子交換膜堵塞，利用電極自身產生的H⁺和OH^-，并借助離子交換膜的阻隔作用，控制電動力學修復過程中土壤的pH值，加速污染物的溶出和遷移。處理后陽極溶液保持強酸性，用于清洗、再生離子交換膜。陰極溶液保持強堿性，大多數重金屬陽離子與堿結合生成沉淀，通過沉淀、離心純化得到純度重金屬化合物，而得到凈化后的堿性陰極溶液用于中和土壤的酸。該方法具有安全可靠、操作方便和成本低廉等優點，修復后土壤的pH值能基本恢復到原來的狀態。

專利CN1714955（公開日2006-01-04）《重金屬污染土壤陰極酸化電動力修復工藝》：本發明公開了一種重金屬污染土壤陰極酸化電動力修復工藝，其主要步驟為：將經自然風干去雜質的土壤中加入離子水，攪拌靜置處理，處理的污染土壤裝入電動力修復裝置的土壤室，然后向各極電解室中輸入電解液后靜置，再通入恒直流電，污染土壤中的重金屬在修復過程中不斷從土壤中解吸出來，并在電場的作用下遷移出土壤，從而實現對重金屬污染土壤的治理。本發明的工藝具有修復時間短，易操作，重金屬去除率較高等特點，具有明顯的經濟效益和社會效益。