[發(fā)明專利]一種快速治理土壤有機(jī)物和重金屬的土壤修復(fù)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710477896.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107185957A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶耳;孫卓;劉素霞;張哲娟;樸賢卿;劉冬;田人文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B09C1/08
• 分類號(hào): B09C1/08
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)31215
• 代理人: 徐筱梅,張翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉土壤修復(fù)治理領(lǐng)域，涉及到一種利用電沉積和電氧化作用去除土壤中重金屬和有機(jī)物污染的治理方法，具體是一種利用復(fù)合管式電極快速治理土壤有機(jī)物和重金屬的土壤修復(fù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，如礦產(chǎn)開采、冶金、電鍍、化工、電路板加工等行業(yè)，由于生產(chǎn)過(guò)程原料泄露及污水排放，造成污染濃度呈放射性分布的生產(chǎn)區(qū)域土壤污染。以重金屬、難降解有機(jī)污染物為特點(diǎn)的土壤污染具有相對(duì)移動(dòng)性比較差、不易降解或轉(zhuǎn)移，在土壤殘余時(shí)間比較長(zhǎng)，通過(guò)水體徑流及生物等方式對(duì)人類群體產(chǎn)生持久性的危害。

2016年5月28日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，簡(jiǎn)稱“土十條”，對(duì)土壤修復(fù)行業(yè)具有直接的指導(dǎo)意義，客觀上要求更多的土壤修復(fù)治理技術(shù)進(jìn)入土壤修復(fù)行業(yè)。根據(jù)土壤搬離與否，對(duì)土壤修復(fù)可分為原位和異位修復(fù)，包括以植物修復(fù)為主的生物修復(fù)技術(shù)，以淋洗、浸漬、氧化還原、化學(xué)穩(wěn)定為主的化學(xué)修復(fù)技術(shù)，以及以物理分離、熱力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)等為主的物理修復(fù)技術(shù)。各種修復(fù)技術(shù)具有各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，例如以生物修復(fù)為主的技術(shù)具有處理成本低廉的優(yōu)勢(shì)，然而修復(fù)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，一般以年為單位，同時(shí)此類修復(fù)技術(shù)不適合土壤污染濃度特別高的土壤，而化學(xué)和物理修復(fù)具有見效快的優(yōu)點(diǎn)，然而有的處理技術(shù)處理成本比較高，容易造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以管式電極為技術(shù)主體，以土壤浸出液為電解液，在土壤和陰陽(yáng)極之間形成電場(chǎng)，通過(guò)靜電作用和水力攜帶，將污染物質(zhì)移至電極附近，通過(guò)電沉積和電氧化作用分別去除重金屬和有機(jī)污染物。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種快速治理土壤有機(jī)物和重金屬的土壤修復(fù)系統(tǒng)，特點(diǎn)是：該土壤修復(fù)系統(tǒng)包括電源、管道、真空泵、防滲透膜及處理有機(jī)物和重金屬的復(fù)合管式電極，含有有機(jī)物和重金屬的土壤設(shè)于防滲透膜內(nèi)，處理有機(jī)物和重金屬的復(fù)合管式電極通過(guò)防滲透膜插入充分浸潤(rùn)的所述土壤中，陰極連接電源的負(fù)極，陽(yáng)極連接電源的正極，陰極管道上端與真空泵相連，在陰、陽(yáng)極上施加直流或脈沖直流電場(chǎng)同時(shí)開啟真空泵，所述土壤中有機(jī)物和重金屬離子在水流和電場(chǎng)作用下向陰極遷移，重金屬離子在陰極發(fā)生電沉積得到去除，有機(jī)物隨負(fù)壓至所述土壤頂層覆蓋的防滲透膜上，隨重力作用進(jìn)入陽(yáng)極內(nèi)，通過(guò)電催化氧化反應(yīng)得以去除。

所述電沉積和電催化氧化反應(yīng)是由復(fù)合管式電極的陽(yáng)極和復(fù)合管式電極的陰極組成的陣列完成；復(fù)合管式電極的陽(yáng)極為具有電催化功能的納米復(fù)合薄膜材料構(gòu)成，復(fù)合管式電極的陰極由導(dǎo)電的碳或金屬構(gòu)成。

所述電催化功能的納米復(fù)合薄膜材料是在石墨、鈦、玻璃薄片或網(wǎng)（纖維）表面涂覆具有電催化功能的材料；其中，所述電催化功能的材料包括碳即石墨、碳纖維、納米管、石墨烯、金剛石和金屬氧化物催化材料即WO₃、F:SnO₂、N:SnO₂、Sb:SnO₂、F:TiO₂、N:TiO₂、Sb:TiO₂、Al:ZnO、B:ZnO、Fe₂O₃、V₂O₅、Bi₂O₃、MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄，以及所述電催化功能的材料中的兩種或三種復(fù)合；電催化功能的材料是由顆粒尺寸在10-100nm的納米結(jié)構(gòu)的晶體材料組成。

所述導(dǎo)電的碳或金屬材料為不銹鋼、鈦、鋁、石墨的薄片或網(wǎng)，具有導(dǎo)電和電催化還原功能。

所述涂覆采用噴涂、輥涂、印刷、浸涂、化學(xué)氣相沉積（CVD）或物理氣相沉積（PVD）在基體表面制備薄膜，薄膜的厚度為10nm-1mm。

所述復(fù)合管式電極的陰陽(yáng)和陰極的直徑為10-50mm，長(zhǎng)度為500-3000mm，陰陽(yáng)和陰極間距為200-1000mm。

所述復(fù)合管式電極的陰極外層包裹透水土工膜。

所述電催化氧化反應(yīng)陣列中的陰極和陽(yáng)極至少一對(duì)組成電催化的電容式管狀電極，平行排列，間距保持在10-1000mm，在陰陽(yáng)極間接直流或脈沖直流電源，其中陰極接電源負(fù)極，陽(yáng)極接電源正極，電壓為0.1-36V，電極間的電流密度在0.01-500mA/cm²，采用市電或太陽(yáng)能電池供電。

所述真空泵壓力為10-5000Pa；單管水流速度為1-100m/h。