[發明專利]一種干旱地區鉛鎘污染土壤修復系統

在審

• 申請號: 201711029827.5
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107900092A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 萬玉山;韓惠;溫馨;沈夢
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B09C1/02;B09C1/00;B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
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1.一種干旱地區鉛鎘污染土壤修復系統，其特征在于：包括棉花種植區(1)、灌溉裝置(2)、電源(3)、上置陽極(4)和下置陰極筒(5)；

所述的棉花種植區(1)設置在待修復土壤地塊的上表面，棉花種植區充填的土壤由當地土壤、人畜糞便和粉碎的植物秸稈按體積比1:1:0.5混合制成，棉花種植區的厚度為80～100cm；

所述灌溉裝置(2)設置在棉花種植區上部，灌溉裝置包括若干水管、開關和水泵；

所述電源(3)為直流電源，電源(3)的正極通過導線與上置陽極(4)相連，負極通過導線與下置陰極筒(5)相連；

所述上置陽極(4)采用石墨或金屬材料制成，上置陽極(4)的形狀為圓柱形或長方體形狀；上置陽極(4)的尺寸根據待處理的土壤地塊的大小和土壤污染的深度實驗決定；上置陽極(4)工作時位于棉花種植區的底部；上置陽極(4)設有若干根，相互之間在空間呈平行狀態；

所述下置陰極筒(5)包括外筒(5-1)、陰極棒(5-2)、無紡棉布(5-3)和棉花秸稈磁性炭(5-4)；下置陰極筒(5)的尺寸根據待處理的土壤地塊的大小和土壤污染的深度實驗決定；下置陰極筒(5)工作時埋入土壤的深度根據實驗確定；下置陰極筒(5)工作時水平放置并與上置陽極(4)在空間呈平行狀態；下置陰極筒(5)設有若干根，相互之間在空間呈平行狀態；

所述外筒(5-1)采用硬塑料或不銹鋼材料制成，外筒的形狀為圓柱形中空結構，圓柱形側面設有若干孔洞；

所述陰極棒(5-2)設置在下置陰極筒的中心，陰極棒采用石墨或金屬材料制成，陰極棒(5-2)與電源的負極連通；

所述無紡棉布(5-3)內襯在外筒的內壁，無紡棉布圍成的圓柱形空間內填充棉花秸稈磁性炭(5-4)；

所述棉花秸稈磁性炭(5-4)的制作過程為：

①把棉花秸稈收割、晾曬；

②把晾曬后的棉花秸稈粉碎、過60～100目篩；

③將篩分后的棉花秸稈洗滌、烘干后放入管式爐中，以250ml/min的流量通入氮氣，升溫速率為10～20℃/min，設置溫度為400～700℃的恒溫時間為2～3h，之后冷卻至室溫，得到棉花秸稈炭；

④把棉花秸稈炭和FeCl₃·6H₂O按質量1～2:10的比例混合、浸入到去離子水中，在溫度30～50℃條件下攪拌、浸泡1～3小時，然后烘干、研磨；

⑤把研磨后的物品在氮氣條件下和800～1200℃條件下熱解60～90分鐘；冷卻至室溫；研磨、過60～80目篩；

⑥把篩分后的物品用永久磁鐵吸附，收集附著在永久磁鐵上的物品，得到棉花秸稈磁性炭。

2.根據權利要求1所述的一種干旱地區鉛鎘污染土壤修復系統，其特征在于：采用上述一種干旱地區鉛鎘污染土壤修復系統進行土壤修復的步驟如下；

①在污染的土壤中開挖、安置下置陰極筒(5)，開挖的深度與土壤污染的深度相同；

②在污染的土壤上部安置若干上置陽極(4)，上置陽極(4)和下置陰極筒(5)在空間呈平行狀態；

③填充棉花種植區(1)的土壤，安裝灌溉裝置(2)，棉花種植區種植棉花；

④土壤中的鉛鎘離子，在電場力的作用下向下置陰極筒(5)遷移，灌溉裝置(2)對土壤進行灌溉，水流在重力的作用下流向下部，對污染土壤產生淋濾作用，加快土壤中的鉛鎘離子轉移速度；

⑤下置陰極筒中的棉花秸稈磁性炭(5-4)對遷移過來的鉛、鎘離子進行吸附，棉花秸稈磁性炭(5-4)吸附飽和后需進行更換；

⑥土壤中的鉛、鎘離子，一方面在電場力和淋濾的作用下發生遷移至下置陰極筒(5)，被棉花秸稈磁性炭吸附，另一方面被棉花吸收，從而從土壤中去除；棉花及其秸稈用來焚燒發電。