本实用新型专利技术公开了一种土壤重金属超积累植物体处置装置，属于环境工程技术领域。本实用新型专利技术包括炭化炉、酸洗室和电渗析室，炭化炉通过管道与氮气存储罐相连，炭化炉的底部出口端通过管道与酸洗室相连，该酸洗室上设置有盐酸存储罐，酸洗室内设置有多孔滤筒和搅拌棒，酸洗室的底部出口通过管道与电渗析室相连通，该电渗析室的内部设置有离子交换膜，电渗析室底部的废酸出口通过管道与酸性残液收集室相连。本实用新型专利技术解决了土壤重金属超积累植物体较难处置的难题，有助于推动重金属污染土壤植物修复技术的进一步发展，促进重金属污染土壤循环生态修复技术的形成。
A plant disposal device for heavy metal accumulation in soil
【技术实现步骤摘要】
一种土壤重金属超积累植物体处置装置
本技术涉及环境工程
，更具体地说，涉及一种土壤重金属超积累植物体处置装置。
技术介绍
土壤是地球表面的一层疏松物质，供植物生长的主要根据地。因此，土壤是确保粮食供应、保障自然生态的基础和关键。然而，随着社会的快速发展，煤炭资源、矿山资源的过度开采、使用，致使大量的污染物进入土壤，并通过植物、动物富集而进入食物链，危害人体健康。其中，土壤重金属污染最严重，据报道(张小敏,张秀英,钟太洋,江洪.中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究[J].环境科学,2014,35(02):692-703)，中国农田土壤普遍存在Pb、Cd、Cu和Zn超标的状况，Cd超标最严重，Pb次之。从区域角度出发，中国西南区域重金属污染最严重，形势不容乐观，亟待修复。2016年05月，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，引起研究人员的广泛关注，带动了土壤修复科学相关研究，研发了多种土壤重金属污染修复技术。还有报道称(串丽敏,赵同科,郑怀国,赵静娟,张晓静,谭翠萍,李光达.土壤重金属污染修复技术研究进展[J].环境科学与技术,2014,37(S2):213-222)，重金属污染土壤修复技术主要有物理修复(客土法和热力恢复法)、化学修复(化学剂改良法和化学淋洗法)和生物修复(植物修复、动物修复、微生物修复)。在众多修复技术中，植物修复技术，尤其是利用超积累植物修复，具有原位、低成本、不破坏生态环境、无二次污染等优点，备受关注。经过近些年的快速发展，在全国范围内，超积累植物修复重金属污染土壤已被广泛接受和使用。例如，陈同斌等人(陈同斌李海翔,雷梅,武斌,宋波,张学洪.植物修复过程中蜈蚣草对土壤养分的吸收动态:5年田间定位试验[J].环境科学学报,2010,30(02):402-408)使用蜈蚣草治理湖南郴州As超标土壤。但是，超积累植物对重金属污染土壤修复后，对含有高浓度的重金属植株体的处置研究较少，在项目实施过程中成为了限制因素和难点，严重制约了该技术的进一步发展。超积累植物体富含大量的重金属，处置不当容易造成二次污染。目前，主要处置方法有焚烧法、堆肥法、压缩填埋法、灰化法。焚烧法和灰化法将植物有机质彻底分解，无法回收利用大量光合作用产生的高分子碳水化合物，并产生大量二噁英等致癌物质，堆肥法和压缩填埋法无法去除重金属，存在二次环境污染问题。且这些方法大多仅适用于实验室内研究，缺乏对应的装置在修复场地使用。土壤重金属污染往往是复合式污染，重金属种类繁多，且仅简单处置超积累植株体，其残渣、废气等中的重金属回收还需借助其他技术手段。鉴于此，专利技术一种高效、简便、环境友好型土壤重金属超积累植物体处置装置是十分必要和急迫的，同时回收利用超积累植株体和重金属，有助于推动土壤重金属植物修复技术的进一步发展，保障人体健康。经检索，专利技术创造的名称为：一种实验室用重金属超富集植物燃烧炉(专利申请号：CN201610895957.6，申请日：2016-10-14)，其包括进气系统、燃烧炉体、以及尾气处理系统，燃烧炉体包括外壳、炉门、焚烧区、进气管道以及出气管道，出气管道内设置有微孔烧结滤片，出气管道与焚烧区连接处设置有凹槽，凹槽内设置有飞灰收集盒，进气系统包括燃料气瓶和管道，尾气处理系统包括电除尘器和吸收塔，电除尘器一端与出气管道相连接、另一端与吸收塔相连接，本专利技术使得研究试验中的重金属超富集植物可燃烧更充分，方便重金属超富集植物的取放和飞灰的收集，保护大气环境，但是不能对重金属植物中的重金属进行回收，造成了资源的浪费，此外，植物体直接燃烧成为灰分，同样是一种农业废弃物资源的浪费。此外，专利技术创造的名称为：土壤重金属修复植物综合处理的方法及装置(申请号：CN200910193803.2，申请日：2009.11.10)，其土壤重金属修复植物综合处理的步骤包括：土壤重金属修复植物气化形成气化灰渣和气化气体产物，气化气体产物与辅助燃料、水蒸气和富氧空气通入气流床制取得到化学合成气和熔渣；化学合成气经冷却送入后续工序利用，熔渣冷却得到水冷渣；富含重金属的冷却水经沉淀和化学提取回收重金属，可避免二次污染，同时满足不同合成工艺的需要。本申请案的不足之处在于：处理步骤较繁琐，重金属回收率较低，植物体直接气化成渣，是一种农业废弃物资源的浪费。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本技术的目的在于克服现有技术中，对土壤重金属超积累植物体处理的不足，提供了一种土壤重金属超积累植物体处置装置，用于将植物体回收、制备成多孔生物质炭，同时回收处理植物体中的重金属；进一步地，该多孔生物质炭可以通过钝化作用修复重金属污染土壤，为环境友好、高效、可循环的植物修复技术提供技术支持。2.技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：本技术的一种土壤重金属超积累植物体处置装置，包括炭化炉、酸洗室和电渗析室，所述的炭化炉上设置有磷酸存储罐，且炭化炉通过管道与氮气存储罐相连，炭化炉的底部出口端通过管道与酸洗室相连，该酸洗室上设置有盐酸存储罐，酸洗室内设置有多孔滤筒和搅拌棒，所述酸洗室的底部出口通过管道与电渗析室相连通，该电渗析室的内部设置有离子交换膜，所述电渗析室底部的废酸出口通过管道与酸性残液收集室相连。优选地，所述的电渗析室包括两个电极，离子交换膜包括阴离子膜和一价阳离子膜，阴离子膜和一价阳离子膜交错排列在电渗析室的内部，其中靠近阴极的离子交换膜为阴离子膜，靠近阳极的离子交换膜为一价阳离子膜。优选地，还包括沉淀室，电渗析室底部的废水出口通过管道与沉淀室相连，且沉淀室上设置有硫化氢存储罐。优选地，炭化炉内部设置有分层的加热隔板。优选地，还包括水体存储罐，水体存储罐的进口通过管道与沉淀室出口相连，且沉淀室与水体存储罐之间设置有过滤室，该过滤室内设置有孔滤筒；水体存储罐的出口通过管道与炭化炉相连。优选地，还包括排气主管，所述炭化炉、酸洗室和电渗析室上设置有排气管，上述的排气管分别与排气主管相连，排气主管的尾端设置有废气净化室，废气净化室内设置有污染物吸附剂。本技术的一种土壤重金属超积累植物体处置装置制备生物质炭的方法，步骤如下：步骤一：将用于修复重金属污染土壤的植物体置入炭化炉内进行杀青处理，杀青后将炭化炉抽真空，抽真空完成后再向炭化炉通入氮气，而后升温对土壤重金属超积累植物体进行初步炭化，得到炭渣；步骤二：当炭渣冷却至室温后，向炭化炉内注入磷酸和水，混合均匀后对其进行加热，在高温条件下将炭渣活化成多孔炭；步骤三：多孔炭随水流进入酸洗室进行酸洗处理，并酸洗处理除去多孔炭中的超积累重金属，而后过滤得到多孔生物质炭。优选地，步骤二中的磷酸的质量浓度为30～50％。优选地，步骤二中植物体和磷酸的质量比为1：(1～5)。优选地，超积累植物体内包含有Cd、Cu、Zn、As、Cr、Pb元素。优选地，步骤一中炭化炉(100)的加热温度为100～120℃，持续时间为6h；步骤二中炭化炉(100)的加热温度为300～400℃，持续时间为6h。...
【技术保护点】
1.一种土壤重金属超积累植物体处置装置，其特征在于：包括炭化炉(100)、酸洗室(200)和电渗析室(300)，所述的炭化炉(100)上设置有磷酸存储罐(130)，且炭化炉(100)通过管道与氮气存储罐(140)相连，炭化炉(100)的底部出口端通过管道与酸洗室(200)相连，该酸洗室(200)上设置有盐酸存储罐(230)，酸洗室(200)内设置有多孔滤筒(220)和搅拌棒(210)，所述酸洗室(200)的底部出口通过管道与电渗析室(300)相连通，该电渗析室(300)的内部设置有离子交换膜(310)，所述电渗析室(300)底部的废酸出口通过管道与酸性残液收集室(330)相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属超积累植物体处置装置，其特征在于：包括炭化炉(100)、酸洗室(200)和电渗析室(300)，所述的炭化炉(100)上设置有磷酸存储罐(130)，且炭化炉(100)通过管道与氮气存储罐(140)相连，炭化炉(100)的底部出口端通过管道与酸洗室(200)相连，该酸洗室(200)上设置有盐酸存储罐(230)，酸洗室(200)内设置有多孔滤筒(220)和搅拌棒(210)，所述酸洗室(200)的底部出口通过管道与电渗析室(300)相连通，该电渗析室(300)的内部设置有离子交换膜(310)，所述电渗析室(300)底部的废酸出口通过管道与酸性残液收集室(330)相连。
2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属超积累植物体处置装置，其特征在于：所述的电渗析室(300)包括两个电极(320)，离子交换膜(310)包括阴离子膜和一价阳离子膜，阴离子膜和一价阳离子膜交错排列在电渗析室(300)的内部，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：程虎，卞永荣，宋洋，纪荣婷，王芳，蒋新，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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