本发明专利技术通过模拟植物毛细现象和蒸腾作用，提供了一种污染土壤原位自持修复装置及采用该装置进行土壤修复的方法。所述修复装置包括如下部件：主体、填料、蒸发器和配件；主体为中空管件；填料紧密填充于主体管件中，依靠配件支撑住填料；蒸发器安置于主体管件顶端；配件主要为安装其他部件的支撑材料。根据土壤污染情况选择修复装置的规格和布控密度及深度，插入土壤中，利用修复装置的毛细现象和蒸腾作用来带动迁移土壤中的污染物，将土壤中的污染物转移至修复装置中，从而使土壤中的污染物得以有效去除。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术通过模拟植物毛细现象和蒸腾作用，提供了一种污染土壤原位自持修复装置及采用该装置进行土壤修复的方法。所述修复装置包括如下部件：主体、填料、蒸发器和配件；主体为中空管件；填料紧密填充于主体管件中，依靠配件支撑住填料；蒸发器安置于主体管件顶端；配件主要为安装其他部件的支撑材料。根据土壤污染情况选择修复装置的规格和布控密度及深度，插入土壤中，利用修复装置的毛细现象和蒸腾作用来带动迁移土壤中的污染物，将土壤中的污染物转移至修复装置中，从而使土壤中的污染物得以有效去除。【专利说明】
本专利技术涉及污染土壤的修复装置和方法，特别涉及基于植物仿生，对受重金属污染、有机物污染的土壤进行原位自持修复的修复装置和方法，属于环境保护领域。
技术介绍
土壤是人类赖以生存的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源，也是人类环境的重要组成部分。土壤污染对人类的危害极大，它不仅直接导致粮食减产，而且通过食物链影响人体健康。此外，土壤中的污染物通过地下水以及污染物的转移构成对人类生存环境多个层面上的不良胁迫和危害。目前，土壤污染的修复技术主要包括物理修复、化学修复、生物修复和综合修复等几大类，这些技术在理论和技术上都具有可行性。1、物理修复物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术。2、化学修复相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有土壤固化稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术以及电动力学修复等。3、生物修复生物修复是当今环境保护
的热点问题，也是最具挑战的研究方向之一。目前，生物修复主要包括微生物修复、植物修复，以及生物联合修复技术等。微生物修复主要利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物，在优化的操作条件下，通过生物还原反应修复被污染土壤。目前的微生物修复多处于室内研究阶段。植物修复技术包括利用超积累或积累性功能的植物吸取修复、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物代谢功能的植物降解修复、利用植物转化功能的植物挥发修复、利用植物根系吸附的植物过滤修复等技术。以上有关污染土壤(重金属，有机物污染等)的修复技术，已取得系统工程的共识，但是综合修复工程仍不成熟，尚存在技术局限性，比如物理修复会对土壤理化性质造成改变，影响循环使用，化学修复的工程成本较高，处理效率受限，微生物修复难以大规模应用，局限于实验室范围；植物修复受限于气候环境、植物生长周期、植物耐受度等问题。因此亟需开发一种成本低廉、快速高效、操作简便的污染土壤修复技术。
技术实现思路
针对目前土壤修复技术的不足，本专利技术通过模拟植物蒸腾作用，提供了一种成本低廉、能够实现自我持续、操作简便、快速高效、可回收利用，同时对土壤理化性质扰动较小、气候依赖性较低的污染土壤原位自持修复装置和方法(简称为PTSAS修复技术)。本专利技术的上述目的可采用以下技术方案实现。本专利技术所述的修复装置是一种类似于植物结构的装置，含有与植物根系功能类似的具有毛细现象的主体与填料、与植物叶片功能类似的可产生蒸腾作用的蒸发器。具体而言,主要包括如下部件:主体、填料、蒸发器和配件；主体为采用高分子疏水材料、亲水性多孔陶瓷管或绿色环保生物质材料等制成的中空管件；所述填料为具有多孔状结构的高效吸附剂、土壤钝化剂、生物质废料或纳米功能性材料等，紧密填充于主体管件中，依靠配件支撑住填料，可在装置中产生毛细现象；蒸发器为具有比表面积的材料制品，安置于主体管件上部，使水汽从主体通过蒸发器散发，在装置顶端产生蒸腾作用；配件为支撑网或其他固定支撑材料，主要是安装其他部件的支撑材料。主体主要对整个装置起支撑作用，因此管件主要选择具有承压、抗冲击性的材料制品，可选用聚丙烯、亚克力、聚氯乙烯等高分子疏水材料制品，也可利用亲水性多孔陶瓷管，或绿色环保生物质材料制品，如竹竿等；主体可以是任意尺寸和任意形状的中空管件，根据土壤污染程度和需处理的土壤面积调整尺寸。填料具有多孔状结构，紧密填放在管件中会产生毛细现象，带动水分或溶液向上。填料用于吸附、钝化来自土壤的可溶性污染物，并截留于修复装置中，因此选用可以吸附、钝化土壤中可溶性污染物的材料，以高效吸附剂、土壤钝化剂、生物质废料、纳米功能性材料等为主，如工业活性炭，生物质活性炭(秸杆炭、棉杆炭)、草木灰、阳离子交换树脂、坡缕石、海泡石、高岭土、纳米级羟基磷灰石等；吸附剂可以对污染物进行富集(去除)吸附，钝化剂可以对污染物中的重金属进行截留，改变污染物形态。蒸发器采用具有比表面积的材料制成，能够促进水分蒸发，同时产生顶端蒸腾拉力，加速水分携带可溶性污染物从土壤溶液向修复装置迁移，所以蒸发器一般选用亲水性、蓬松状、并且具有较大比表面积的纤维质材料制成，如:棉纱、粘胶纤维、纺织废料等；蒸发器比表面积的大小直接影响蒸发速率，因此比表面积越大越好。蒸发器形状可以是圆柱形、条形或其他形状。配件主要包括支撑网等固定支撑材料。配件的目的主要是支撑住填料和其他部件，防止内部填料损失或污染。修复装置的部件还可以包括渗透膜，渗透膜通过配件附着于主体底部，也可以通过配件附着于主体内壁和底部；由于配件主要是支撑填料不泄露，因此渗透膜与主体内壁间可以不用配件，而是直接附着于主体内壁。渗透膜的选择以重金属、有机污染物能通过，同时能截留土壤大分子、养分等为标准，在修复土壤的同时，防止土壤养分流失；可采用纳米纤维复合膜等。本专利技术所述的基于植物仿生的污染土壤原位自持修复方法，是根据土壤污染情况选择修复装置的规格和布控密度，污染越严重，装置布控越多；土壤污染越深，装置越长，且插入土壤的深度越深；将前述具有毛细现象和能产生蒸腾作用的修复装置插入土壤中，利用修复装置的毛细现象和蒸腾作用来带动迁移土壤中的污染物，将土壤中的污染物转移至修复装置中，从而使土壤中的污染物得以有效去除。如一次修复装置的使用不能使土壤达标，可对填料取样检测确认饱和后，更换填料，修复可反复进行，直到土壤达标。修复装置也可经多次使用。为加速土壤的修复过程，还可以加入水或其他可以加速土壤中可溶性污染物溶解的绿色环保溶液作为淋洗液对待修复土壤进行淋洗。为避免对土壤造成二次污染，所述淋洗液主要是生物可降解螯合剂、生物表面活性剂或天然有机酸，优选为乙二胺二琥珀酸溶液、液态缩氨酸或柠檬酸。通过定时定量添加一定的淋洗液促进土壤中可溶性污染物的浸出，可选淋洗液配比见表1。表1淋洗液配比【权利要求】1.基于植物仿生的污染土壤原位自持修复装置，其特征在于，包括如下部件:主体、填料、蒸发器和配件；主体为采用高分子疏水材料、亲水性多孔陶瓷管或绿色环保生物质材料等制成的中空管件；所述填料为具有多孔状结构的高效吸附剂、土壤钝化剂、生物质废料或纳米功能性材料等，紧密填充于主体管件中，依靠配件支撑住填料，可在装置中产生毛细现象；蒸发器为具有比表面积的材料制品，安置于主体管件上部，能在装置顶端产生蒸腾作用；配件为支撑网或其他固定支撑材料，主要是安装其他部件的支撑材料。2.根据权利要求1所述的基于植物仿生的污染土壤原位自持修复装置，其特征在于，所述部件还包括能使重金属、有机污染物通过，截留土壤大分子、养分的渗透膜，渗透膜通过配件附着于主体底部或主体的内壁和底部。3.本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于植物仿生的污染土壤原位自持修复装置，其特征在于，包括如下部件：主体、填料、蒸发器和配件；主体为采用高分子疏水材料、亲水性多孔陶瓷管或绿色环保生物质材料等制成的中空管件；所述填料为具有多孔状结构的高效吸附剂、土壤钝化剂、生物质废料或纳米功能性材料等，紧密填充于主体管件中，依靠配件支撑住填料，可在装置中产生毛细现象；蒸发器为具有比表面积的材料制品，安置于主体管件上部，能在装置顶端产生蒸腾作用；配件为支撑网或其他固定支撑材料，主要是安装其他部件的支撑材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐愿坚，韩君，杨舒，徐贵华，陈凤贵，
申请(专利权)人：重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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