一种用于重金属污染土壤修复的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于重金属污染土壤修复的方法，包括以下步骤：取适量重金属污染土壤加入至具有3个腔室的容器的中间腔室，左、右腔室分别为包含电解液的阳极池和阴极池，腔室之间通过隔板隔开，隔板上设有圆形小孔用于电解液的通过，阳极池和阴极池内分别设置有阳极电极和阴极电极，在阳极电极和阴极电极之间循环施加直流电压，通电时长为20～28h，两次施加直流电压之间的时间间隔为10～14h，直至累计通电时长达到180～220h时停止施加。本发明专利技术采用间隔断电的方式，可以在断电后重新通电的一段时间内提高土壤中的电流强度，使得电流的下降段变长，有利于提高重金属的去除率，从而提高对重金属污染土壤的修复效果。

A Method for Rehabilitation of Heavy Metal Contaminated Soil

【技术实现步骤摘要】
一种用于重金属污染土壤修复的方法
本专利技术涉及一种用于重金属污染土壤修复的方法，属于环境保护领域。
技术介绍
随着工业的不断发展，土壤污染的问题越来越严重，土壤中过量的重金属会抑制植物的正常生长，同时也会在植物体内堆积，通过食物链会危及人类和动物的健康，而目前的治理和修复手段还较为单一和缺乏，因此，探究新的修复技术具有重要意义。电动力学修复具有使用范围广泛、成本低廉等优点，正在被越来越多的研究者所接受，并已经成功应用于一些重金属污染土壤的原位修复。然而，该技术也存在一些问题，如重金属离子在阴极产生的沉淀现象称为“聚焦效应”，这是影响重金属污染土壤电动修复的主要障碍。众多科研人员也正在研究如何解决电动力学修复应用于重金属污染土壤的缺陷，如添加强络合剂等到土壤和使用离子交换膜(IEM)控制pH值和电动电势，但这些改进的技术操作复杂，而且因为引进了额外的化学物质或设备，提高了成本且会导致二次污染。因此，如何改良现有动力学修复重金属污染土壤的方法具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供了一种用于重金属污染土壤修复的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：提供了一种用于重金属污染土壤修复的方法，包括以下步骤：取适量重金属污染土壤加入至一个从左到右具有3个腔室的容器的中间腔室，左腔室为包含电解液的阳极池，右腔室为包含电解液的阴极池，腔室之间通过隔板隔开，所述隔板上均匀贯穿分布有直径为1～2mm的圆形小孔用于电解液的通过，所述阳极池和所述阴极池内分别设置有阳极电极和阴极电极，在所述阳极电极和阴极电极之间循环施加直流电压，通电时长为20～28h，两次施加直流电压之间的时间间隔为10～14h，直至累计通电时长达到180～220h时停止施加。进一步地，所述阴极池和所述阳极池分别与所述隔板之间设置有至少一层滤纸。进一步地，所述阳极电极和阴极电极均为石墨、不锈钢和钛中的一种。进一步地，所述电解液为乳酸溶液或柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，所述电解液的浓度为0.4～0.6mol/L。进一步地，所述隔板的材料为有机玻璃。进一步地，还设有电解液储存池和废液储存池，所述阳极池、阴极池与电解液储存池、废液储存池通过泵连接，由泵进行阳极池和阴极池中电解液的循环补充。进一步地，所述直流电压的电压为18～24V。进一步地，在所述阳极电极和阴极电极之间循环施加直流电压，通电时长为24h，两次施加直流电压之间的时间间隔为12h，直至累计通电时长达到192h时停止施加。本专利技术的有益效果为：本专利技术采用间隔断电的方式，可以在断电后重新通电的一段时间内提高土壤中的电流强度，使得电流的下降段变长，有利于提高重金属的去除率，从而提高对重金属污染土壤的修复效果。在相同的条件下，本专利技术的方法对重金属镉的去除率达38.06％，有效态镉的去除率达61.96％，相比传统方法有了显著的提高。附图说明图1所示为间隔断电法与传统电动法修复重金属镉污染土壤过程中的电流变化图；图2所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤的pH测定结果图；图3所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤的电导率测定结果图；图4所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤中镉的总浓度测定结果图；图5所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤中镉的去除率结果图；图6所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤中有效态镉的浓度测定结果图；图7所示为间隔断电法与传统电动法修复后的重金属镉污染土壤中有效态镉的去除率结果图。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1：间隔断电法修复重金属镉污染土壤重金属镉污染土壤样品：采自广东省韶关市铅锌尾矿附近土壤，将采集的土壤样品(一般不少500g)混匀后用四分法缩分至约100g，缩分后的土样经风干(自然风干或冷冻干燥)后，除去土样中石子和动植物残体等异物，用木棒(或玛瑙棒)研压，通过2rnm尼龙筛(除去2mm以上的砂砾)，混匀，用玛瑙研钵将土样研磨至全部通过100目(孔径0.149mm)尼龙筛，混匀得到预处理后的重金属镉污染土壤样品。经测定，预处理后的重金属镉污染土壤样品镉的浓度为2.45mg/kg，土壤含水量为9.1％，起始pH值为5.3，土壤电导率(EC)为43us/cm。取100g上述预处理后的重金属镉污染土壤加入至一个16cm×10cm×10cm长方体有机玻璃槽，玻璃槽从左至右共有3个腔室，腔室之间通过有机玻璃隔板隔开，隔板上均匀贯穿分布有直径为1～2mm的圆形小孔用于电解液的通过，重金属镉污染土壤放置于中间的腔室，两端的腔室分别作为阳极池和阴极池，阳极池包括作为阳极电极的石墨电极(电极表面有效面积为54cm2)和作为电解液的乳酸溶液(0.5mol/L)，阴极池包括作为阴极电极的石墨电极(电极表面有效面积为54cm2)和作为电解液的乳酸溶液(0.5mol/L)，还设有电解液储存池和废液储存池，阳极池、阴极池与电解液储存池、废液储存池通过泵连接，阳极池和阴极池中的电解液由泵进行循环补充，避免产生浓度梯度，阴极池和阳极池靠近土壤所在的中间腔室的那一面设置有多层滤纸，避免土壤进入阳极池和阴极池，在所述阳极电极和阴极电极之间外接一个电源，施加直流电压时保持恒压20V(电场强度1Vcm-1)，每施加直流电压24h，便中止12h，然后继续施加直流电压24h，如此重复，进行重金属镉污染土壤的修复，累计通电8天。另外，保持上述相同条件不变，使用传统电动修复法，在所述阳极电极和阴极电极之间外接一个电源，施加直流电压时保持恒压20V(电场强度1Vcm-1)，进行重金属镉污染土壤的修复，不间断的施加直流电压8天。实施例2：重金属镉污染土壤修复过程中的电流变化电流大小是土壤中发生电迁移离子数的反映。在实施例1间隔断电法和传统电动法用于修复重金属镉污染土壤的过程中使用电流记录仪(L99-DL-4型)进行电流数据的自动采集和记录(每1h记录1次数据)，如图1所示，间隔断电法用于修复重金属镉污染土壤时，在实验开始的很短一段时间内，电流值会有一个上升，这是因为电极上面水解反应的发生产生H+，使土壤中可溶性可移动性离子浓度增大，引起电流增大，达到一个峰值后迅速下降，后续电流下降速度放缓。随着修复时间的增加电流出现下降的趋势，电流下降表示实验装置中的自由离子数减少。离子减少的原因可能是因为土壤表面的离子交换中和反应，就是说阴极产生的OH-和阳极产生的H+发生反应生成水。有部分离子被带出土壤区，在土壤区的离子数减少。间隔断电法断电12h，通电后电流值突然变大，接近断电前的2倍，但又很快的回落到断电前的电流大小；再次断电、通电后，土样中的电流又有一个短暂的提高，并且继续维持在了一个比断电前较高的水平。相对于传统修复，间隔断电的电流呈现出周期变化，每当重新通电后会有一段时间出于较高的电流，之后逐渐下降，电流的下降段变长，有利于提高去除率，从而提高对重金属镉污染土壤的修复效果。实施例3：重金属镉污染土壤修复后pH的测定将实施例1中的重金属镉污染土壤所在的腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重金属污染土壤修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：取适量重金属污染土壤加入至一个从左到右具有3个腔室的容器的中间腔室，左腔室为包含电解液的阳极池，右腔室为包含电解液的阴极池，腔室之间通过隔板隔开，所述隔板上均匀贯穿分布有直径为1～2mm的圆形小孔用于电解液的通过，所述阳极池和所述阴极池内分别设置有阳极电极和阴极电极，在所述阳极电极和阴极电极之间循环施加直流电压，通电时长为20～28h，两次施加直流电压之间的时间间隔为10～14h，直至累计通电时长达到180～220h时停止施加。

【技术特征摘要】
1.一种用于重金属污染土壤修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：取适量重金属污染土壤加入至一个从左到右具有3个腔室的容器的中间腔室，左腔室为包含电解液的阳极池，右腔室为包含电解液的阴极池，腔室之间通过隔板隔开，所述隔板上均匀贯穿分布有直径为1～2mm的圆形小孔用于电解液的通过，所述阳极池和所述阴极池内分别设置有阳极电极和阴极电极，在所述阳极电极和阴极电极之间循环施加直流电压，通电时长为20～28h，两次施加直流电压之间的时间间隔为10～14h，直至累计通电时长达到180～220h时停止施加。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阴极池和所述阳极池分别与所述隔板之间设置有至少一层滤纸。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极均...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宗平，张贝，孙水裕，王文祥，郑晓洁，王强，
申请(专利权)人：广东环境保护工程职业学院，
类型：发明
国别省市：广东,44