本申请涉及土壤治理的领域，尤其是涉及一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法及装置，其方法包括获取土壤试样，检测土壤试样中重金属离子的含量，当土壤试样中的重金属离子超标时，对土壤试样所属土壤中的含水量进行检测；将土壤的含水量控制在60%以上；而后将超级电容器的两个电极插入到土壤中，并接入低压直流电；超级电容器的电极设置为导电活性炭。超级电容器以土壤中的水分子作为电解液的溶剂，驱动土壤中的重金属离子向对应电极移动，最终容纳在该电极中。工作人员定期对电极进行更换，将土壤中的重金属离子去除。本申请具有土壤的修复效果好，成本低廉，使用局限性小、不易破坏土壤的酸碱平衡和原位修复治理污染土壤的效果。壤的效果。壤的效果。
【技术实现步骤摘要】
超级电容式土壤重金属离子原位去除方法及装置
[0001]本申请涉及土壤治理的领域，尤其是涉及一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法及装置。
技术介绍
[0002]土壤污染具有隐蔽性和滞后性，难以及时发现。一旦土壤受到污染后，不仅会影响植物的生长，有害物质也容易通过植物和水被人体吸收，对人体产生危害。尤其对于重金属含量超标的土壤，更是难以治理。
[0003]相关技术中的重金属土壤治理方式包括换土法、钝化法等，换土法是将污染土壤经过处理设备处理后，去除土壤中的重金属，而后将土壤回填到地表中。钝化法是向污染土壤中添加钝化剂，使重金属由活性向稳定化形态转化，以降低重金属的迁移，达到降低重金属污染土壤的目的。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为钝化法并没有将土壤中的重金属彻底根除，重金属依然积累在土壤中，随着时间的推移，土壤中的重金属含量依然容易超标。换土法虽然能够将土壤中的重金属彻底去除，但是成本较高，而且没有得到处理的土壤中的重金属会逐渐迁移到处理过的土壤中，造成二次污染，土壤的修复效果较差。
技术实现思路
[0005]为了便于将土壤中的重金属去除，提高土壤的修复效果，本申请提供一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法及装置。
[0006]第一方面，本申请提供的一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，采用如下的技术方案：一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，包括将超级电容器的两电极插入到土壤中；所述超级电容器的电极的制备材料至少包括导电活性炭；在所述超级电容器的两个电极上施加低压直流电；重金属离子基于在土壤中的形态在电势差驱动作用下分别向两电极移动；并能吸附在所述电极上。
[0007]通过采用上述技术方案，超级电容器将土壤中的水作为电解液的溶剂，为超级电容器的两个电极施加低压直流电后，两个电极之间产生电流。使位于土壤中的金属离子移动到超级电容器的电极上，由于电极为导电活性炭，重金属离子被容纳在电极中。而后工人通过定期更换超级电容器的电极，实现将土壤中的重金属离子去除，达到修复土壤的目的。本申请中的重金属离子去除方法，相比于换土法，成本低，适于大面积施工，从而便于将金属离子含量超标的土壤均进行修复，同时使土壤中的重金属离子彻底脱离土壤，有助于提高土壤的修复效果，不易造成二次污染。
[0008]使用低压直流电，有助于避免土壤中的水发生大量电解，生成氢气和氧气。从而有助于避免土壤中的酸碱度失衡，不易对土壤造成附加损害，保证了土壤的修复效果。
[0009]可选的，在所述在超级电容器的两个电极上施加低压直流电之前还包括：对两个电极之间的土壤含水率进行检测，当土壤含水率不足60%时，向土壤中注入水，直到土壤含水率达到60%～100%之间。
[0010]通过采用上述技术方案，土壤中的水是超级电容器的电解液的溶剂，因此在对土壤进行修复前，提高土壤含水率，有助于使土壤中的重金属离子移动到电极内部及周围，通过更换电极，使土壤得到修复。充足的土壤含水率有利于离子的迁移，有助于提高离子迁移率。从而有助于使土壤中的重金属离子进入到超级电容器的电极中，被带离土壤，实现对土壤的原位修复。
[0011]可选的，在所述将超级电容器的两电极插入到土壤中之前还包括：在所述超级电容器的电极外周侧设置缓冲溶液。
[0012]通过采用上述技术方案，缓冲溶液位于电极的外周侧，对电极通电后，土壤中的水分子在电场的作用下容易被电解成氢离子和氢氧根离子。而氢离子和氢氧根离子受电场影响，会分别向两个电极移动，从而导致电极板附近土壤的酸碱度发生改变。缓冲溶液中的离子分别与电极附近生成的氢离子和氢氧根离子产生反应，对土壤的PH值进行调控。使土壤的酸碱度不易失衡。同时缓冲溶液起到对电极周围重金属离子的富集作用，通过定期更换实现土壤的原位治理。
[0013]可选的，所述在超级电容器的外周侧设置缓冲溶液的步骤包括：在电极的外周侧设置容纳壳，所述容纳壳为中空结构且侧壁上开设有或形成有若干通孔；将缓冲溶液添加到所述容纳壳中。
[0014]通过采用上述技术方案，容纳壳用于存储缓冲溶液，通孔便于土壤中的重金属离子进入到容纳壳中，从而穿过缓冲溶液进入到对应的电极内部。
[0015]可选的，所述容纳壳上设有用于覆盖通孔的半透膜或离子交换膜；所述缓冲溶液包括pH值在6.5～7.5之间的磷酸二氢钠
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磷酸氢二钠体系、磷酸二氢钾
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氢氧化钠体系，柠檬酸
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柠檬酸钠体系和磷酸氢二钠
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柠檬酸体系中的一种或多种混合溶液。
[0016]通过采用上述技术方案，缓冲溶液电离出的离子呈弱碱性或弱酸性，便于与氢离子或氢氧根离子发生反应，调控电极附近土壤区域的酸碱平衡，维持中性环境。从而有助于降低土壤因含有大量氢离子而呈酸性，或因含有大量氢氧根离子呈碱性。实现对土壤的酸碱度进行调节，保护土壤。
[0017]可选的，所述低压直流电的电压在0.5V～1.2V之间，或低于所述缓冲溶液的分解电压。
[0018]通过采用上述技术方案，有助于避免水分子或缓冲溶液分子的电解，从而有助于抑制水分子或缓冲溶液分子电离，例如氢离子和氢氧根离子的生成，降低土壤酸碱度的变化幅度，避免使土壤中引入其他离子。
[0019]另一方面，本申请提供的一种超级电容式土壤重金属离子原位去除装置，采用如下的技术方案：一种超级电容式土壤金属离子原位去除装置，包括超级电容器和用于向超级电容器的两电极施加低压直流电的低压直流电源；
所述超级电容器的电极至少包括导电活性炭材料制成。
[0020]通过采用上述技术方案，将超级电容器的两个电极插入到土壤中后，低压直流电源为两个电极供电，使两个电极之间产生电流，形成回路。以土壤中的水分子作为超级电容器的电解液的溶剂，使两个电极之间土壤中的重金属离子产生移动。由于电极设置为导电活性炭，便于重金属离子进入到电极中。工作人员定期对电极进行更换，即可使土壤中的重金属离子脱离土壤，实现土壤中重金属离子的去除，从而实现对土壤的原位修复。相比于换土法，本申请成本低廉，便于大面积施工，且使土壤中的重金属离子彻底脱离土壤，提高了土壤的修复效果。
[0021]可选的，所述导电活性炭的制备材料至少包括活性炭、导电碳、粘结剂和支撑架；所述支撑架包括导电网，所述导电网设置为镍网、铁网、铜网、不锈钢网或铝网；所述导电活性炭的比表面积不小于200m
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/g。
[0022]通过采用上述技术方案，比表面积大的导电活性炭能够容纳更多的重金属离子，便于对土壤中的重金属离子进行充分去除。且容量大的导电活性炭，有助于降低工作人员的更换频率，降低施工成本。
[0023]可选的，所述超级电容器的电极的外周侧设有容纳壳，所述容纳壳的一侧设有用于供所述超级电容器的电极插入的插入孔；所述容纳壳中设有缓冲溶液，所述容纳壳的一侧开设有若干通孔。
[0024]通过采用上述技术方案，缓冲溶液通过通孔流入到电极附近的土壤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：包括将超级电容器的两电极(1)插入到土壤中；所述超级电容器的电极(1)的制备材料至少包括导电活性炭；在所述超级电容器的两个电极(1)上施加低压直流电；重金属离子基于在土壤中的形态在电势差驱动作用下分别向两电极(1)移动；并能吸附在所述电极(1)上。2.根据权利要求1所述的超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：在所述在超级电容器的两个电极(1)上施加低压直流电之前还包括：对两个电极(1)之间的土壤含水率进行检测，当土壤含水率不足60%时，向土壤中注入水，直到土壤含水率达到60%～100%之间。3.根据权利要求1所述的超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：在所述将超级电容器的两电极(1)插入到土壤中之前还包括：在所述超级电容器的电极(1)外周侧设置缓冲溶液(31)。4.根据权利要求3所述的超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：所述在超级电容器的外周侧设置缓冲溶液(31)的步骤包括：在电极(1)的外周侧设置容纳壳(3)，所述容纳壳(3)为中空结构且侧壁上开设有或形成有若干通孔(32)；将缓冲溶液(31)添加到所述容纳壳(3)中。5.根据权利要求4所述的超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：所述容纳壳(3)上设有用于覆盖通孔(32)的半透膜或离子交换膜；所述缓冲溶液(31)包括pH值在6.5～7.5之间的磷酸二氢钠
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磷酸氢二钠体系、磷酸二氢钾
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氢氧化钠体系，柠檬酸
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柠檬酸钠体系和磷酸氢二钠
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柠檬酸体系中的一种或多种混合溶液。6.根据权利要求5所述的超级电容式土壤重金属离子原位去除方法，其特征在于：所述低压直流电的电压在0.5V～1.2V之间，或低于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦鑫维，高平，陈毫，梁海鹏，
申请(专利权)人：长沙稷下咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：
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