一种重金属污染土温控电动法修复装置及修复方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及重金属污染土温控电动法修复装置，包括土壤处理室、电路装置和温控装置；土壤处理室包括排水孔、废水收集容器、盖板、排气孔、预留热电偶插入孔、预留电热棒插入孔、导管、隔离卡槽和卡槽；有机玻璃室内部设置隔离卡槽和卡槽，并将土壤处理室分为A、B、C三部分，其中A、B、C分别为阳极室、土壤处理室、阴极室；隔离卡槽将阴极室C与阳极室A隔开。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术设计了温控装置，通过调节电动修复过程中土壤处理室的温度，从而使得土壤中部分结合水变成自由水，水的粘滞系数减小，并使土壤的结构性发生一定破坏，从而提高土壤渗透性，促进土中重金属元素与土壤的解吸。

A Thermoelectric Rehabilitation Device and Rehabilitation Method for Heavy Metal Contaminated Soil

The invention relates to a temperature-controlled electric remediation device for heavy metal contaminated soil, including a soil treatment room, a circuit device and a temperature control device; a soil treatment room includes a drainage hole, a waste water collection container, a cover plate, an exhaust hole, a reserved thermocouple insertion hole, a reserved electric heating rod insertion hole, a conduit, an isolation jam and a jam slot; an isolation jam slot and a jam slot are arranged in the interior of a plexiglass room, The chamber is divided into three parts: A, B and C. A, B and C are anode chamber, soil treatment chamber and cathode chamber respectively. The isolation chute separates the cathode chamber C from the anode chamber A. The beneficial effect of the invention is that the temperature control device is designed, by adjusting the temperature of the soil treatment room in the process of electric remediation, so that part of the bound water in the soil becomes free water, the viscosity coefficient of the water decreases, and the structure of the soil is destroyed to a certain extent, thereby improving the permeability of the soil and promoting the desorption of heavy metal elements in the soil and the soil.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土温控电动法修复装置及修复方法
本专利技术涉及一种重金属污染土修复装置，特别涉及一种重金属污染土温控电动法修复装置及修复方法。
技术介绍
近年来，随着城市化的迅速发展和产业结构的调整，企业搬迁或停产倒闭导致的工业废弃地土壤污染问题日渐突出，土壤环境正遭受到空前的重金属威胁。我国的土壤污染主要以重金属污染为主，其中镉、汞、铅、砷污染最为突出，据统计，我国污染场地数量保守估计在50万块以上。国家环境保护部和国土资源部于2014年4月联合发布了《全国土壤污染调查公报》表明：“全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重”，“污染类型以无机为主”，主要包括镉、铬、镍、铜、砷等8种金属元素。如何修复重金属污染土壤，降低土壤重金属污染产生的危害，已成为国家环保领域的重要课题。目前对重金属污染土壤的治理途径主要有两种：①改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；②从土壤中去除重金属。重金属污染土壤的传统治理方法，包括土壤固化、玻璃化、客土法、电化学法等物理化学方法，这些方法费用昂贵，在实际应用中存在诸多局限。电动修复法得到重视和发展始于20世纪90年代，由于其具有快速、原位、处理可达地表下数十米、处理污染物多样等特点受到了关注，已发展成为一种有效的场地污染土壤修复技术，主要是通过在污染土壤两侧施加直流电场，使土壤中的重金属在电势梯度作用下通过电迁移、电渗流及电泳等传质途径移动到电极附近，然后以离子交换法萃取或电沉积法去除等方式达到修复污染土壤的目的。电动修复过程存在的一大难题是，重金属元素在土壤中的分布形态中，易于迁移的自由态重金属元素占总的重金属元素的百分比较低，而与土壤紧密吸附且不易迁移的结合态和残渣态等形态的重金属元素在总的重金属元素百分比较高。此外，重金属阳离子在向阴极迁移过程中受阴极OH-的影响易于沉积在阴极区附近，阻塞了土壤孔隙，不利于重金属的进一步迁移及去除。尽管，电动修复技术中的电流则在低渗透性土壤中依然可有效产生，但由于水和重金属离子的迁移速度较慢，因此修复效率偏低。为了解决电动修复法装置及测试方法中存在的问题，提高电动修复法的效率，提出一种重金属污染土温控电动法修复装置及修复方法尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种重金属污染土温控电动法修复装置及修复方法。这种重金属污染土温控电动法修复装置，包括土壤处理室、电路装置和温控装置。土壤处理室包括排水孔、废水收集容器、盖板、排气孔、预留热电偶插入孔、预留电热棒插入孔、导管、隔离卡槽和卡槽。土壤处理室由有机玻璃(如亚士力板材，其规格包括进口亚克力2.05×3.05m，国产亚克力(回料)1.25×1.85/2.45m、1.22×1.82/2.44m、1.23×1.83m，国产亚克力(新料)1.25/1.22/1.24×1.85/2.44/2.46m(3mm-12mm透明)1.25/1.22/1.24×1.85/2.44/2.46m(14mm-25mm透明)等)制成，通过台锯、雕刻机等切割挖槽，并使用有机玻璃专用粘结剂等粘结而成。有机玻璃室内部设置隔离卡槽和卡槽，并将土壤处理室分为A、B、C三部分，其中A、B、C分别为阳极室、土壤处理室、阴极室。隔离卡槽将阴极室C与阳极室A隔开，以防止电动修复过程中碱性阴极电解质溶液与酸性阳极电解质溶液接触反应；卡槽之间为土壤处理室B，用来放置要处理的污染土。土壤处理室上设置盖板，盖板划分为三部分；盖板的左右部分均开有直径为20mm～30mm的预留电热棒插入孔和直径为12mm～14mm的预留热电偶插入孔；盖板的中间部分设置排气孔，用以排出电动修复过程中由于水的电解反应产生的氢气和氧气。土壤处理室两边打设排水孔，并通过导管连接废水收集容器，将阴极室和阳极室中由于电动修复过程中的电渗作用而溢出的溶液导入废水收集容器中。电路装置包括不锈钢电极板、预留孔、电流表、直流电源、电压表、滑动变阻器和导线。带有预留孔的不锈钢电极板插入土壤处理室的卡槽之间，不锈钢电极板通过第一导线与量程为0～1A的电流表、滑动变阻器和输出电压为30V～80V的直流电源连接，用于调节电路装置电压与电流。不锈钢电极板内侧并联入量程为0～60V的电压表，用以测量电动修复过程中的实时电压。不锈钢电极板设有4～16个预留孔以保证重金属元素的迁出与液体的流出。温控装置包括不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶、第二导线、插头和温控仪。不锈钢电热棒由不锈钢电热棒工作段、法兰片和不锈钢电热棒非工作段组成。温控仪通过第二导线分别连接不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶和插头。土壤处理室两边的阴极室和阳极室中分别放有电解质溶液，阳极电解质溶液为浓度为0.5％及以下的KCL溶液或NACL溶液，阴极电解质溶液为浓度为0.5％及以下的KCL溶液或NACL溶液，或为浓度0.5％及以下的KCL溶液或NACL溶液与浓度0.5％及以下的柠檬酸或草酸等有利于污染物迁移的化学物质混合溶液；预留电热棒插入孔中插入不锈钢电热棒，预留热电偶插入孔中插入耐腐蚀热电偶，对电解质溶液与污染土进行加热与温度调控，温度调节在20度～80度之间。土壤处理室底部为土壤处理室底面板，土壤处理室底面板上设有凹槽以放置不锈钢电极板。这种重金属污染土温控电动法修复装置的修复方法，包括以下步骤：1)、取人工配置的重金属污染土或者天然重金属污染土6000g～10000g放入土壤处理室中的土壤处理室B，并用铲刀铲平；2)、配置阳极电解质溶液3000g～4500g，并将其放入土壤处理室的阳极室A；配置阴极电解质溶液3000g～4500g，并将其放入土壤处理室的阴极室C；3)、将不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶与温控仪连接好后，将不锈钢电热棒和耐腐蚀热电偶分别插入对应的预留电热棒插入孔与预留热电偶插入孔，在温控仪上设置所需的温度；4)、将不锈钢电极板插入土壤处理室B的卡槽中；5)、将不锈钢电极板与直流电源、滑动变阻器和电流表连接；6)、将电压表并联入不锈钢电极板内侧；7)、将废水收集容器通过导管与土壤处理室两侧的排水孔相连；8)、打开电源，并调节直流电源使电压表读数为30V，在实验过程中用温控装置对土壤处理室中的温度进行控制与调控；当实验进行4天后关闭电源与温控装置，取出污染土；9)、将取出的污染土土样按照与阳极区的距离分为五部分，取各部分中间的土样送检，检验电动修复的效果。所述步骤7)中，通过土壤处理室两侧的排水孔与导管排出因电渗产生的废水；通过盖板上的排气孔进行排气。电动修复过程中，土壤中的重金属元素在温度场、电场、化学场、重力场的作用下迁移至土壤处理室B两边的电解质溶液中，其中带正电的重金属元素向阳极室迁移，带负电的重金属元素与其他元素的化合物向阴极迁移，从而达到净化土壤的目的。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计了温控装置，通过调节电动修复过程中土壤处理室的温度，从而使得土壤中部分结合水变成自由水，水的粘滞系数减小，并使土壤的结构性发生一定破坏，从而提高土壤渗透性，促进土中重金属元素与土壤的解吸，提高土壤中自由态重金属元素占总元素的百分比，以此加速孔隙水和重金属离子在土壤中的迁移，从而达到提高重金属污染土的电动修复效率的目的。附图说明图1是本专利技术的立体图。图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，包括土壤处理室(1)、电路装置和温控装置；土壤处理室(1)包括排水孔(2)、废水收集容器(3)、盖板(4)、排气孔(5)、预留热电偶插入孔(6)、预留电热棒插入孔(7)、导管(8)、隔离卡槽(9)和卡槽(10)；土壤处理室(1)内部设置隔离卡槽(9)和卡槽(10)，并将土壤处理室(1)分为A、B、C三部分，其中A、B、C分别为阳极室、土壤处理室、阴极室；土壤处理室(1)上设置盖板(4)，盖板(4)划分为三部分，盖板(4)的左右部分均开有预留电热棒插入孔(6)和预留热电偶插入孔(7)，盖板(4)的中间部分设置排气孔(5)；土壤处理室(1)两边打设排水孔(2)，并通过导管(8)连接废水收集容器(3)；电路装置包括不锈钢电极板(11)、预留孔(12)、电流表(13)、直流电源(14)、电压表(15)、滑动变阻器(16)和导线(17)；带有预留孔(12)的不锈钢电极板(11)插入土壤处理室(1)的卡槽(10)之间，不锈钢电极板(11)通过第一导线(17)与电流表(13)、滑动变阻器(16)和直流电源(14)连接；不锈钢电极板(11)内侧并联入电压表(15)；温控装置包括不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶(23)、第二导线(24)、插头(25)和温控仪(26)；温控仪(26)通过第二导线(24)分别连接不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶(23)和插头(25)；土壤处理室(1)两边的阴极室和阳极室中分别放有电解质溶液；预留电热棒插入孔(6)中插入不锈钢电热棒，预留热电偶插入孔(7)中插入耐腐蚀热电偶(23)。...

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，包括土壤处理室(1)、电路装置和温控装置；土壤处理室(1)包括排水孔(2)、废水收集容器(3)、盖板(4)、排气孔(5)、预留热电偶插入孔(6)、预留电热棒插入孔(7)、导管(8)、隔离卡槽(9)和卡槽(10)；土壤处理室(1)内部设置隔离卡槽(9)和卡槽(10)，并将土壤处理室(1)分为A、B、C三部分，其中A、B、C分别为阳极室、土壤处理室、阴极室；土壤处理室(1)上设置盖板(4)，盖板(4)划分为三部分，盖板(4)的左右部分均开有预留电热棒插入孔(6)和预留热电偶插入孔(7)，盖板(4)的中间部分设置排气孔(5)；土壤处理室(1)两边打设排水孔(2)，并通过导管(8)连接废水收集容器(3)；电路装置包括不锈钢电极板(11)、预留孔(12)、电流表(13)、直流电源(14)、电压表(15)、滑动变阻器(16)和导线(17)；带有预留孔(12)的不锈钢电极板(11)插入土壤处理室(1)的卡槽(10)之间，不锈钢电极板(11)通过第一导线(17)与电流表(13)、滑动变阻器(16)和直流电源(14)连接；不锈钢电极板(11)内侧并联入电压表(15)；温控装置包括不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶(23)、第二导线(24)、插头(25)和温控仪(26)；温控仪(26)通过第二导线(24)分别连接不锈钢电热棒、耐腐蚀热电偶(23)和插头(25)；土壤处理室(1)两边的阴极室和阳极室中分别放有电解质溶液；预留电热棒插入孔(6)中插入不锈钢电热棒，预留热电偶插入孔(7)中插入耐腐蚀热电偶(23)。2.根据权利要求1所述的重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，土壤处理室(1)由有机玻璃制成。3.根据权利要求1所述的重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，隔离卡槽(9)将阴极室C与阳极室A隔开，卡槽(10)之间为土壤处理室B。4.根据权利要求1所述的重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，预留电热棒插入孔(6)的直径为20mm～30mm，预留热电偶插入孔(7)的直径为12mm～14mm。5.根据权利要求1所述的重金属污染土温控电动法修复装置，其特征在于，土壤处理室(1)底部为土壤处理室底面板(19)，土壤处理室底面板(19)上设有凹槽(18)以放置不锈钢电极板(11)。6.根据权利要求1所述的重金属污染土温控电动法修复装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘干斌，王爱骅，王艳，钱宝源，陈航，熊勇林，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33