專利名稱：：電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種治理重金屬污染的裝置，具體涉及一種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置。
背景技術(shù)：
：土壤是人類賴以生存的自然資源，但當外來的污染物超過土壤的自凈能力時，就會破壞土壤的正常機能，使之失去自然生態(tài)平衡，成為我們生活中的化學定時炸彈，從而嚴重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。污染土壤的污染物主要來自工業(yè)三廢和農(nóng)藥、化肥的大量使用，污染物可通過灌溉水進入土壤，也可通過大氣污染、空中的顆粒物(含重金屬和致癌物質(zhì)等)沉降地面造成土壤變質(zhì)，隨著時間的推移，農(nóng)田表層土壤銅、鋅、鉛等重金屬含量有增加的趨勢。
實用新型內(nèi)容本實用新型就是為了解決上述問題，克服土壤中的重金屬污染的問題，提供一種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置。該實用新型適用于土壤中的重金屬污染的治理。電動力吸附復合修復重金屬污染土壤的工作原理(1)電動力學修復(electrokineticremediation)技術(shù)由于其高效、無二次污染、節(jié)能、原位的修復特點，被稱為"綠色修復技術(shù)"。其基本原理是將電極插入受污染土壤或地下水區(qū)域，通過施加微弱電流形成電場，利用電場產(chǎn)生的各種電動力學效應(包括電滲析、電遷移和電泳等)驅(qū)動土壤污染物沿電場方向定向遷移，從而將污染物富集至電極區(qū)然后進行集中處理或分離。(2)電動修復過程中會發(fā)生電極反應陽極2H20-4e——02+4H+E0=_1.23V陰極2H20+2e——H2+20H—E0=_0.83V由于水的電解作用導致電極附近pH值發(fā)生變化，其中陽極產(chǎn)生H+而使得陽極區(qū)呈現(xiàn)酸性(PH值可能降至2左右)，陰極產(chǎn)生0H—而使得陰極區(qū)呈現(xiàn)堿性(pH值可能升至12左右)，同時帶正電的H+向陰極運動，帶負電的0H—向陽極運動，分別形成了酸性遷移帶和堿性遷移帶。(3)直接電動原位去除重金屬由于在陽極和陰極上生成的H+和0H—使得陽極的pH降至2以下，陰極pH升至12以上，H+和0H—分別在電場作用下向陰極和陽極遷移擴散影響整個土壤體系的化學過程。氫離子有利于物質(zhì)從土壤表面的解吸附和土壤中鹽類物質(zhì)的溶解，并降低土壤電滲透系數(shù)和zeta電位，使得電滲流減弱；氫氧根離子遷移過程中會導致金屬離子的提前沉淀進而降低去除效率；一些兩性金屬的陽離子也可能在堿性環(huán)境下變?yōu)樗岣庪x子而改變遷移方向；沉淀的形成堵塞土壤空隙同時使得電壓降的增加，能耗增加。已有的研究結(jié)果表明，直接的原位去除方法由于不能很好地控制土壤體系PH的變化，處理3效率往往較低。pH變化影響土壤中離子的吸附與解吸、沉淀及溶解并影響電滲析速度，這會對土壤中重金屬的存在形態(tài)和遷移特征產(chǎn)生重大影響，因而如何控制土壤pH是土壤電動修復的關(guān)鍵問題之一。本實用新型所需要解決的技術(shù)問題，可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置，包括與直流電源的兩端相連接的陽極和陰極，陽極置入陽極區(qū)，陰極置入陰極區(qū)，其特征在于由陽極區(qū)到陰極區(qū)，依次裝置防止污染重金屬離子擴散的隔板、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和防止污染重金屬離子擴散的隔板。所述陽極區(qū)、陰極區(qū)內(nèi)儲存硝酸鉀稀溶液。所述陰極、陽極電極溶液采用10-20%硝酸鉀溶液。所述多孔介質(zhì)吸附材料采用活性碳制成，比表面積為1100-1500m2/g。所述多孔介質(zhì)吸附材料的孔隙大小0.0001-0.05。所述電極采用石墨制成。本實用新型的使用方法1、采用石墨電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極分別與直流電源的兩端相連接，所述陰極、陽極電極溶液采用用10%硝酸鉀溶液。由陽極區(qū)到陰極區(qū)，依次裝置隔板、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和隔板。2、防止陰極區(qū)域pH值的上升和陽極區(qū)域pH值的下降，采用切換電場極性的方法。間隔0.5小時，切換電極。本實用新型的工作過程在電動力的作用下，土壤中的重金屬離子如銅離子0!2+、鋅離子2112+和砷離子八83+等重金屬由陰極區(qū)向陽極區(qū)遷移，在多孔吸附材料活性碳區(qū)，各重金屬離子被吸附而去除。采用隔板，防止污染重金屬離子擴散。防止陰極區(qū)域pH值的上升和陽極區(qū)域pH值的下降，采用切換電場極性的方法。由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、方便操作、實用有效的優(yōu)點。以下結(jié)合附圖和具體實施方式來進一步說明本實用新型。圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖面說明陽極1、陰極2、陽極區(qū)3、陰極區(qū)4、隔板5、多孔介質(zhì)吸附材料6、污染土壤7。具體實施方式為了使本實用新型的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。實施例如圖1所示，一種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤7裝置，包括采用石墨制成電極，電極包括陽極1和陰極2，陽極1和陰極2分別與直流電源的兩端相連接，直流5V-30V電源的。以處理lm3的銅離子Cu"、鋅離子Zn2+和砷離子As3+等重金屬重金屬污染的土壤為例。陽極1置入陽極1區(qū)，陰極2置入陰極區(qū)4;陰極2、陽極1電極溶液采用10-20%硝酸鉀溶液。陽極區(qū)3采用石墨制成，陰極區(qū)4采用石墨制成。由陽極區(qū)3到陰極區(qū)4，依次裝置防止污染重金屬離子擴散的隔板5、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤7、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和防止污染重金屬離子擴散的隔板5。多孔介質(zhì)吸附材料6采用活性碳制成板狀結(jié)構(gòu)，比表面積為1100-1500m2/g。多孔介質(zhì)吸附材料6的孔隙大小0.0001-0.05。隔板5采用木制材料制成板狀結(jié)構(gòu)，防止污染重金屬離子擴散。本實用新型的工作過程水的電解作用導致電極附近pH值發(fā)生變化，其中陽極l產(chǎn)生H+而使得陽極區(qū)3呈現(xiàn)酸性(PH值可能降至2左右)，陰極2產(chǎn)生0H—而使得陰極區(qū)4呈現(xiàn)堿性(pH值可能升至12左右)，同時帶正電的H+向陰極2運動，帶負電的0H—向陽極1運動，分別形成了酸性遷移帶和堿性遷移帶。在電動力的作用下，土壤中的重金屬離子如銅離子Ci^、鋅離子Z^+和砷離子As"等重金屬由陰極區(qū)4向陽極區(qū)3遷移，在多孔吸附材料活性碳區(qū)，各重金屬離子被吸附而富集。采用隔板5，防止污染重金屬離子擴散。防止陰極區(qū)4的pH值的上升和陽極區(qū)3的pH值的下降，采用切換電場極性的方法。間隔O.5小時時間，切換電極。35天后，取出富集了銅離子Cu2+、鋅離子Zn2+和砷離子As3+等重金屬的多孔吸附材料活性碳區(qū)，從而達到了去除土壤中污染的重金屬的作用。使用本實用新型之前作為對照，以及使用本實用新型之后的土壤應用方法采用，應用原子吸收光譜測定土壤中銅離子Cu"、鋅離子Zn2+和砷離子As3+的含量的測定，三種重金屬含量見表l。表1重金屬在土壤中的含量mg/kg單位<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、方便操作、實用有效的優(yōu)點。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。權(quán)利要求一種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置，包括與直流電源的兩端相連接的陽極和陰極，陽極置入陽極區(qū)，陰極置入陰極區(qū)，其特征在于由陽極區(qū)到陰極區(qū)，依次裝置防止污染重金屬離子擴散的隔板、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和防止污染重金屬離子擴散的隔板。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于多孔介質(zhì)吸附材料采用活性碳制成，其比表面積為1100-1500m2/g。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于多孔介質(zhì)吸附材料的孔隙大小0.0001-0.05。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電極采用石墨制成。專利摘要一種電動力吸附復合修復重金屬污染土壤裝置，包括采用石墨制成電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極分別與直流電源的兩端相連接，陽極置入陽極區(qū)，陰極置入陰極區(qū)，由陽極區(qū)到陰極區(qū)，依次裝置防止污染重金屬離子擴散的隔板、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和防止污染重金屬離子擴散的隔板。所述陰極、陽極電極溶液采用10-20％硝酸鉀溶液。多孔介質(zhì)吸附材料采用活性碳制成。多孔介質(zhì)吸附材料的孔隙大小0.0001-0.05。防止陰極區(qū)域pH值的上升和陽極區(qū)域pH值的下降，采用切換電場極性的方法。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、方便操作、實用有效的優(yōu)點。文檔編號B09C1/08GK201454977SQ20092007124公開日2010年5月12日申請日期2009年4月28日優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日發(fā)明者陳威申請人:上海海事大學