一种便携式污染土壤的原位电动修复方法和设备技术

本发明专利技术创造提供一种便携式污染土壤的原位电动修复方法，首先，在污染土壤的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液并分别放置电极，两个电极分别与电源的正负极连接，使电源、电极和电极之间的污染土壤形成导电通路；在电极之间，于污染土壤和电解液的之间设置离子吸附隔板。本发明专利技术创造的方法能够灵活便捷地实现污染土壤原位修复，并实现二次回收利用。

In situ electrokinetic remediation method and equipment for portable contaminated soil

The invention provides a portable in-situ electrokinetic remediation method for contaminated soil. Firstly, two holes are drilled in the suitable position of contaminated soil, which are respectively used as cathode trough and anode trough; secondly, the electrolyte is filled in the cathode trough and anode trough and the electrodes are placed separately, and the two electrodes are connected with the positive and negative electrodes of the power source respectively, so as to The polluted soil between the source, electrode and electrode forms a conductive path, and an ion adsorption barrier is arranged between the electrode and the polluted soil and the electrolyte. The method can flexibly and conveniently realize in-situ remediation of contaminated soil and realize secondary recovery and utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式污染土壤的原位电动修复方法和设备
本专利技术创造属于环境污治理
，具体涉及一种便携式污染土壤的原位电动修复方法和设备，可以灵活移动、定向控制污染物的流动、二次污染风险小、修复快、处理成本低，尤其可处理低渗透性土壤，克服常见的孔隙堵塞问题，适宜于重金属污染土的处置。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，环境污染程度也在不断加深，渗坑土壤环境污染严重，重金属污染物作为其主要污染源，其引发的生态环境破坏及危及人体健康的问题已不容忽视。被污染渗坑多分布在农田之间，为人工开挖，分散分布，污染物在土体中停留时间可长达几十年，迫切需要采取有效的修复技术进行治理。原位修复技术由于其施工的方便性、经济性和可操控性，在污染土壤的修复中广泛应用。目前常见的土壤原位修复技术有物理修复、化学修复和生物修复的方法。传统的物理修复技术主要有客土法、换土法、深耕翻土、电热修复技术、玻璃化技术等，前三种方法适宜于任何污染土壤的治理，但是仅限于小范围使用，被处置的携带重金属污染物的土壤仍存在二次污染的风险，且规模稍大则远程运输和处置成本太高，不适于大规模推广。电热修复技术利用高频电压对土壤进行加热使污染物从土壤颗粒中解吸出来，但是处理成本太高，仅适用于汞、铯等挥发性重金属污染物的治理。
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于提供一种便携式污染土壤的原位电动修复方法同时提供了相关设备，能够灵活便捷地实现污染土壤原位修复，并实现二次回收利用。本专利技术创造首先提供了一种便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：首先，在污染土壤的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液并分别放置电极，两个电极分别与电源的正负极连接，使电源、电极和电极之间的污染土壤形成导电通路；在电极之间，于污染土壤和电解液的之间设置离子吸附隔板。其中，电源对电极施加直流稳压电压，电流自电源正极依次流经阳极槽的电极、电极之间的污染土壤、阴极槽的电极，最后回到电源负极，形成导电通路。其中，所述离子吸附隔板采用经碳酸钠改性的纳米粉煤灰和纳米零价铁制成。其中，所述离子吸附隔板外周包覆有滤布。其中，修复过程中，电压梯度在1-2V·cm-1。其中，导电通路中设置有电流表。其中，所述阴极槽和阳极槽中分别设有pH传感器；所述阴极槽和阳极槽中还分别设有pH调节管接头，所述pH传感器通过信号或电路与外接的控制装置连接，所述pH调节管接头通过管路与外接的pH调节液存储装置连接，并在控制装置的控制下向电解液中输入pH调节液。外接控制装置和pH调节液存储装置可以集成于可移动便携式装载设备(装载车、装载架等)中。其中，所述电极采用石墨电极，所述电解液采用0.1mol/L的磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液；所述电解液的pH调节液，阳极采用15mol/L的氢氧化钠溶液，阴极采用10mol/L的盐酸溶液。本专利技术创造还提供了便携式污染土壤的原位电动修复设备，包括可移动装载装置，所述可移动装载装置上装载有液压钻孔机、pH调节液存储箱和输液泵，所述输液泵设置为两个，所述pH调节液存储箱根据需要设置为一个或多个，所述pH调节液存储箱通过管道与所述输液泵连接。优选的，所述pH调节液存储箱设置为两个，分别与所述输液泵对应连接，所述两个输液泵分别通过管道与所述阴极槽和阳极槽中的pH调节管接头B-2和pH调节管接头A-2连接。其中，所述液压钻孔机通过位置调节装置装载于可移动装载装置上，所述位置调节装置包括固定底座和用于支撑液压钻孔机的固定块，所述固定底座和固定块之间呈角形设有两个可伸缩支撑杆，所述可伸缩支撑杆的固定端均与所述固定底座铰接，所述可伸缩支撑杆的伸缩端均与所述固定块底部铰接。其中，所述可移动装载装置上设有控制柜，控制柜通过信号或电路分别与阴极槽和阳极槽中的pH传感器D-2和pH传感器C-2连接，还通过信号或电路分别与输液泵连接。其中，所述可移动装载装置为载重汽车；所述输液泵为大流量蠕动泵。与现有技术相比，本专利技术创造的方法更好的解决了污染土壤修复过程中成本高、效率低、易引发二次污染风险的问题，利用离子吸附隔板的吸附，提高土壤原位修复效率并实现重金属的二次回收利用，pH值的监测调节机制严格控制电解液pH值防止引起土壤酸碱化，进一步提高修复效率、缩短工期，适合在大型渗坑污染土修复中进行推广。本专利技术创造同时还提供的原位电动修复设备，将液压钻孔机、pH调节液存储箱、输液泵、控制柜等修复设备集成在一辆载重设备(汽车)上，可以根据修复地点灵活移动，避免了设备笨重、杂乱的缺点，液压钻孔设备可以灵活方便的在污染场地布置钻孔，不需要借助其他设备，易于施工且工期短，节省人力和物力。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1-2是污染土壤中电极和导电通路的相关布置结构示意图。图3是原位电动修复设备的结构示意图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术创造，下面结合具体附图对本专利技术创造进行进一步的描述。本专利技术创造提供的便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：首先，在污染土壤6的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液4并分别放置电极3，两个电极3分别与电源1的正负极连接，使电源1、电极3和电极3之间的污染土壤形成导电通路；在电极3之间，于污染土壤6和电解液4的之间(或交界处)设置离子吸附隔板5。电极和导电通路的相关布置如图1-2所示。其中，所述离子吸附隔板5采用下述方法获得：将粉煤灰过0.075mm筛后用去离子水洗涤并在105℃条件下烘干24小时，按照1:3将无水碳酸钠和处理后的粉煤灰进行混合，用马弗炉在800℃条件下煅烧2小时，放入干燥皿中冷却至室温，加入去离子水在80摄氏度下搅拌5小时，再常温搅拌3小时，后在超声中溶解30分钟并进行过滤得到固体，将固体和氢氧根浓度为0.6mol/L的氢氧化钠溶液按照1克固体加入2.5毫升溶液的比例进行混合，超声搅拌溶解2小时，在80℃条件下水热晶化24小时得到混合液，过滤后得到滤渣，用去离子水洗涤至中性，105℃烘干8小时得到纳米粉煤灰，按照纳米粉煤灰和纳米零价铁按照1：1均匀混合后调整含水率为15％，经磨具加压至10Mpa左右保持30分钟，卸载后经105℃烘干8小时即得到。电源1对电极3施加直流稳压电压，电流自电源1正极依次流经阳极槽的电极、电极之间的污染土壤、阴极槽的电极，最后回到电源1负极，形成导电通路。电解液4能够增强电极3和污染土壤6的接触性，有利于通电电流稳定。在通电电流的电迁移和电渗析作用下，污染土壤中的重金属离子进行定向移动，Cd2+、Ni2+、Pb2+、Cu2+等金属阳离子向阴极槽移动，CrO42-、Cr2O72-、HCrO4-等金属阴离子向阳极槽移动，迁移至离子吸附隔板5时重金属离子可以被吸附在隔板中，通过定期更换或处理(清洗、修复等)离子吸附隔板5可以实现污染土壤中重金属离子的排出和二次回收利用。离子吸附隔板5的设置克服了传统修复方法中采用更换电极和电解液将重金属排出的方式造成的高修复成本问题，因为传统方法更换工程量大、需要配备专门的更换设备、不易进行重金属的二次回收，固更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：首先，在污染土壤(6)的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液(4)并分别放置电极(3)，两个电极(3)分别与电源(1)的正负极连接，使电源(1)、电极(3)和电极(3)之间的污染土壤形成导电通路；在电极(3)之间，于污染土壤(6)和电解液(4)的之间设置离子吸附隔板(5)。

【技术特征摘要】
1.一种便携式污染土壤的原位电动修复方法，包括下述步骤：首先，在污染土壤(6)的合适位置打两个孔，分别作为阴极槽和阳极槽；第二，在阴极槽和阳极槽内充满电解液(4)并分别放置电极(3)，两个电极(3)分别与电源(1)的正负极连接，使电源(1)、电极(3)和电极(3)之间的污染土壤形成导电通路；在电极(3)之间，于污染土壤(6)和电解液(4)的之间设置离子吸附隔板(5)。2.根据权利要求1所述的便携式污染土壤的原位电动修复方法，其特征在于，电源(1)对电极(3)施加直流稳压电压，电流自电源(1)正极依次流经阳极槽的电极、电极之间的污染土壤、阴极槽的电极，最后回到电源(1)负极，形成导电通路。3.根据权利要求1所述的便携式污染土壤的原位电动修复方法，其特征在于，所述离子吸附隔板(5)采用经碳酸钠改性的纳米粉煤灰和纳米零价铁制成。4.根据权利要求1所述的便携式污染土壤的原位电动修复方法，其特征在于，所述离子吸附隔板(5)外周包覆有滤布。5.根据权利要求1所述的便携式污染土壤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，孙照明，马聪，姚昕妤，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12