一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术提出一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，所述方法是向重金属污染土壤中添加有机酸盐溶液进行浸湿，然后插入原电池基材，修复完成后取出原电池即可；所述原电池基材的负极是零价铁负载重金属吸附剂，正极是石墨棒负载重金属吸附剂，负极位于正六边形硬质塑料基材的六个顶点，正极位于正六边形硬质塑料基材的中心点。本发明专利技术提供的可高效地去除土壤中的Cu

【技术实现步骤摘要】
一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法


[0001]本专利技术涉及土壤修复的
，特别是涉及一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法。

技术介绍

[0002]土壤是农业产业发展的根本，也是满足我国人民基本物质生活需求的基础。若土壤被污染，农作物质量、产量均会受到不利影响。近年来，重金属污染土壤情况愈加严重，重金属在土壤中不断迁移、转化，最终将在人体和动植物体内富集，直接威胁到人类健康，为了促进我国农业健康长久发展，满足人们基本生存需求，重金属污染土壤治理已经成为土壤研究工作者必不可少的一个重要课题。
[0003]重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属的分布范围非常广泛，大气、水源、土壤等等。重金属在土壤中一般不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，还有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。重金属对土壤环境的污染与水环境的污染相比，其治理难度更大．污染危害更大。
[0004]目前传统的修复方法仍然占据着主导地位，其次是化学修复方法，这些方法对土壤结构破坏以及存在二次污染的风险迫使土壤研究工作者竭力寻找新的土壤修复方法。电化学修复法作为新兴的土壤修复技术，它有着绿色环保、不破坏土壤结构等优势成为当前土壤修复领域的研究热点。现有的电动修复技术主要是将电极抽入到受污染的土壤中，施加直流电后形成电场，土壤中的有机污染物及有毒重金属等在电迁移、电渗、电泳等电化学作用下定向迁移，富集到电极区域，然后通过共沉淀、离子交换、吸附等其它方法去除。但是，目前电动修复技术仍然存在很多的问题，因而需要对该技术进行强化来提高其对土壤重金属的修复效率。
[0005]中国专利技术专利申请号201910087124.0公开了一种基于原电池原理修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：（1）)向污染土壤中加入有机酸或其盐溶液或无机碱溶液；（2）在土壤两侧分别置入正负电极形成原电池进行放电，使土壤中的重金属离子向电极迁移并被捕获，从而实现重金属污染土壤的修复。。中国专利技术专利申请号201610891459.4公开了一种用于重金属污染土壤电动修复的复合电极、电动修复装置及电动修复方法，属于重金属污染土壤修复
；该专利技术的复合电极由导电介质构成的网状包裹的复合材料构成，复合材料包括改性海泡石和改性壳聚糖。
[0006]为了有效提高电动修复技术进行重金属土壤修复的效率，同时降低能耗，有必要提出一种新型重金属污染土壤电动修复技术，进而促进了重金属污染土壤修复技术的发展。

技术实现思路

[0007]针对目前重金属污染土壤的电动修复技术存在能耗大、效率低等问题，本专利技术提出一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，从而可以高效去除土壤中的重金属，同时操作简便，环境友好，便于推广。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，所述方法是向重金属污染土壤中添加有机酸盐溶液进行浸湿，然后插入原电池基材，修复完成后取出原电池即可；所述原电池基材的负极是零价铁负载重金属吸附剂，正极是石墨棒负载重金属吸附剂，负极位于正六边形硬质塑料基材的六个顶点，正极位于正六边形硬质塑料基材的中心点；具体修复方法如下：（1）将零价铁屑装入负载重金属吸附剂的多孔容器中，并在中间插入一根铁棍作为导线，然后将六根装有铁屑的多孔容器安装在正六边形硬质塑料基材的六个顶点处，作为原电池负极；同时，将石墨棒作为原电池正极插入到多孔容器中，填充重金属吸附剂，然后将多孔容器安装在正六边形硬质塑料基材中心点并保持石墨正极一直暴露在空气中；得到正六边形原电池基材；（2）向重金属污染土壤中添加有机酸盐溶液，得到浸湿的重金属污染土壤；（3）将制备得到的正六边形原电池基材插入浸湿的重金属污染土壤中，然后通过导线将正负极连接并进行土壤修复，土壤修复完成后取出原电池，即完成了重金属污染土壤的电动修复。
[0009]优选的，所述原电池负极中，重金属吸附剂为生物炭。
[0010]优选的，所述原电池正极中，重金属吸附剂为碳酸钠负载生物炭、碳酸钾负载生物炭、磷酸钾负载生物炭中的一种或两种以上的组合。
[0011]优选的，所述有机酸盐为醋酸钠、柠檬酸钾、黄腐酸钠、乙二胺四乙酸钠、腐殖酸钠中的一种或两种以上的组合。
[0012]优选的，步骤（1）中所述多孔容器的直径为5
‑
8cm。
[0013]优选的，步骤（1）中所述铁棍的直径为0.4
‑
0.6cm。
[0014]优选的，步骤（1）中所述正六边形硬质塑料基材的边长为40
‑
60cm。
[0015]优选的，步骤（1）中所述石墨棒的直径为1
‑
2cm。
[0016]优选的，步骤（2）中所述有机酸盐溶液的摩尔浓度为0.1
‑
1mol/L，添加量为重金属污染土壤重量的0.3
‑
0.5倍，添加水保持土壤的含水量为45
‑
50%。
[0017]优选的，步骤（3）中所述原电池基材插入后的间隔距离为20
‑
30cm。
[0018]优选的，步骤（3）中所述土壤修复的时间为40
‑
60d。
[0019]公知的，重金属土壤污染案修复技术中，电动修复技术主要是通过在修复土壤两侧施加直流电场，形成电压梯度，使土壤中的重金属离子在电场作用下通过电迁移、电渗流等方式迁移到电极两端，并进一步从土壤中移除实现土壤修复，具有原位操作简单、处理污染物多样、修复快速、绿色环保等特点，但依然存在诸多问题：一方面，电动修复技术能耗大，需要的修复装置复杂；另一方面，电动修复技术存在水分解，导致阴极附近的pH值升高，重金属离子靠近阴极时沉淀，从而降低了重金属的去除率。本专利技术创造性的先利用有机酸盐溶液对重金属污染土壤进行处理，然后采用正六边形原电池进行土壤修复，可以显著提
高修复效率，并降低能耗。
[0020]本专利技术先制备正六边形的铁碳原电池基材：首先制备边长为40
‑
60cm的正六边形硬质塑料基材，这是由于铁碳原电池在土壤中两电极间距离为40
‑
60cm之间时能在土壤中形成较强电化学作用，在其六个顶点设置负极，中心设置正极，上述电极均可拆卸，同时在正负极上包裹一层重金属吸附剂。具体的，负极采用是粉末状零价铁屑，负极包裹吸附剂材料为生物炭，生物炭是一种作为土壤改良剂的木炭，能帮助植物生长，可应用于农业用途以及碳收集及储存使用，而且可以有效吸附重金属；正极材料可以是石墨填料，包裹的重金属吸吸附剂为碳酸盐、磷酸盐负载生物炭，可以起到稳定重金属离子的作用；制得的原电池基材可拆卸电极。
[0021]进一步的，在重金属污染土壤电动修复前，在土壤中加入有机酸盐溶液，通过有效控制添加量，有机酸盐可以将土壤中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于具体修复方法如下：（1）将零价铁屑装入负载重金属吸附剂的多孔容器中，并在中间插入一根铁棍作为导线，然后将六根装有铁屑的多孔容器安装在正六边形硬质塑料基材的六个顶点处，作为原电池负极；同时，将石墨棒作为原电池正极插入到多孔容器中，填充重金属吸附剂，然后将多孔容器安装在正六边形硬质塑料基材中心点并保持石墨正极一直暴露在空气中；得到正六边形原电池基材；（2）向重金属污染土壤中添加有机酸盐溶液，得到浸湿的重金属污染土壤；（3）将制备得到的正六边形原电池基材插入浸湿的重金属污染土壤中，然后通过导线将正负极连接并进行土壤修复，土壤修复完成后取出原电池，即完成了重金属污染土壤的电动修复。2.根据权利要求1所述的一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述原电池负极中，重金属吸附剂为生物炭；所述原电池正极中，重金属吸附剂为碳酸钠负载生物炭、碳酸钾负载生物炭、磷酸钾负载生物炭中的一种或两种以上的组合；所述有机酸盐为醋酸钠、柠檬酸钾、黄腐酸钠、乙二胺四乙酸钠、腐殖酸钠中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的一种利用原电池驱动技术修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，步骤（1）中所述多孔容器的直径为5
‑
8cm。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，陈巧和，司文彬，白涛，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：