[發明專利]一種重金屬土壤的處理裝置及其應用

在審

• 申請號: 201810075342.8
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108380656A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 王赫名;張慧慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊澤;劉芳

本發明提供一種重金屬土壤的處理裝置及其應用，該重金屬土壤的處理裝置包括密閉箱體、活化碳刷陽極、碳布空氣陰極、雙極膜、負載電阻；所述雙極膜豎直設置于所述密閉箱體內部并將所述密閉箱體內部劃分為陽極室和陰極室，所述陽極室用于容置所述活化碳刷陽極和陽極液，所述陰極室用于容置所述碳布空氣陰極和土壤；所述活化碳刷陽極和碳布空氣陰極在所述密閉箱體外部通過導線連接，所述負載電阻與所述導線串聯。該裝置能夠以異位土壤修復技術針對土壤中的各種重金屬離子進行最大程度的富集和還原，并且操作流程簡單，處理時間短。

技術領域

本發明涉及重金屬處理技術，尤其涉及一種重金屬土壤的處理裝置及其應用，屬于土壤治理技術領域。

背景技術

土壤是人類生產和生活重要的物質基礎。電鍍、制革、冶金、石油化工以及農藥生產等行業均可產生大量銅、鉻、鎳、鉛等重金屬，通過灌溉、降水、大氣沉降等途徑進入土壤。土壤一旦被污染，其生態價值、經濟價值、社會價值無法得以發揮，不僅直接導致國土資源浪費，還將危害生態安全和人類健康。據統計，我國受鎘、銅等重金屬污染的耕地約1.5億畝，每年產生1000多萬噸重金屬污染的糧食，直接經濟損失超過200億元。

CN 104259198A公開了一種原位修復重金屬六價鉻污染土壤的方法，利用微生物燃料電池(MFC)的優點將陽極組和陰極組(設有隔膜)埋于污染土壤中，控制工藝條件對吸附在陰極組的重金屬六價鉻進行還原。

CN 104174648B公開了一種修復重金屬污染土壤的方法及其專用設備，主要包括陽極區、脫毒區、陰極區。陽極區由陽極和接種在陽極上的微生物培養液組成；陰極區由負載催化劑的碳材料和緩沖溶液組成；脫毒區為氯化鈉水溶液與陰極區用濾膜分隔。將待修復的重金屬污染土壤風干，過篩，洗脫后得到重金屬污染淤泥，然后將脫毒區的氯化鈉水溶液替換為重金屬污染土壤溶液，進行修復。

CN 107377608A公開了一種高效去除酸性土壤中六價鉻的微生物燃料電池裝置及方法，包括多孔碳摻雜生物膜陽極和碳氈陰極，所述陽極和陰極相互分隔開埋于六價鉻污染的酸性土壤中并通過導線連接，外接負載電阻，陰陽極之間鋪設質子交換膜或無質子交換膜。微生物就地利用土壤中的底物作為燃料，產生的電子聚集于陽極，對陽極附近的重金屬六價鉻進行還原，從而促進酸性土壤中六價鉻污染物的降解和轉化。

如上所述，雖然人們研發了利用微生物燃料電池修復重金屬污染土壤的方法，但均存在一些缺點，例如：1、CN104259198A和CN107377608A公開的方法只適用于六價鉻的去除，對于其他重金屬的修復有一定的局限性；2、CN104174648B公開的方法是將重金屬污染土壤洗脫后得到重金屬污染淤泥，再利用微生物燃料電池產生的電流將重金屬從淤泥中遷移到陰極液中，完成重金屬污染土壤修復。該方法操作復雜，重金屬在土壤、淤泥和陰極水體中遷移，并沒有將重金屬從環境介質中完全去除。

發明內容

本發明提供一種重金屬土壤的處理裝置及其應用，該裝置能夠以異位土壤修復技術針對土壤中的各種重金屬離子進行最大程度的富集和還原，并且操作流程簡單，處理時間短。

本發明提供一種重金屬土壤的處理裝置，包括密閉箱體、活化碳刷陽極、碳布空氣陰極、雙極膜、負載電阻；

所述雙極膜豎直設置于所述密閉箱體內部并將所述密閉箱體內部劃分為陽極室和陰極室，所述陽極室用于容置所述活化碳刷陽極和陽極液，所述陰極室用于容置所述碳布空氣陰極和土壤；

所述活化碳刷陽極和碳布空氣陰極在所述密閉箱體外部通過導線連接，所述負載電阻與所述導線串聯。

如上所述的重金屬土壤的處理裝置，其中，所述活化碳刷陽極表面附著有產電菌組成的活化層。

如上所述的重金屬土壤的處理裝置，其中，所述陽極液為以下組分的混合物：1g/L乙酸鈉溶液、50mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液、12.5mL/L微量元素溶液和5mL/L維他命溶液。