專利名稱：一種去除飛灰中重金屬污染物的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動去除飛灰中重金屬的方法 及裝置。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾焚燒后會產(chǎn)生相當于原垃圾質(zhì)量2% -5%的垃圾焚燒飛灰，垃圾焚 燒飛灰并不是化學惰性物質(zhì)，其中有含量較高、能被水浸出的銅、鋅、鉛、鉻、鎘、汞、砷、鎳等 多種有害重金屬物質(zhì)和鹽類，且濃度均高于固體廢物浸出毒性鑒別標準，因此垃圾焚燒飛 灰被普遍認為是一種危險廢物，若處理不當，將會造成重金屬遷移，污染地下水、土壤及空 氣。于是如何安全有效地處置垃圾焚燒飛灰即成為急需解決的環(huán)境和社會問題。飛灰重金屬污染物主要以鉻、鎘、鋅、鉛、汞、砷、鎳、銅、錳及其化合物為主，飛灰重 金屬污染物可通過消化道攝入、呼吸道吸入、皮膚吸收等途徑進入人體。重金屬污染物進入人體后，會引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神精錯亂、關(guān)節(jié)疼 痛、結(jié)石、癌癥(如肝癌、胃癌、腸癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及烏腳病和畸形兒)等；尤其 對消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)的細胞、臟器、皮膚、骨骼、神精破壞及為嚴重。目前飛灰重金屬污染的去除方法主要是向飛灰重金屬污染物中添加螯合劑固化 方法，耗資巨大。因此急需一種修復(fù)時間短、操作簡單、使用儀器少、評估精度高、重金屬去除率高、 減少工作人員的勞動量的飛灰重金屬污染去除方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種修復(fù)時間短，操作簡單，使用儀器 少，評估精度高，重金屬去除率高，減少工作人員的勞動量的飛灰重金屬污染去除方法及裝 置；本發(fā)明的目的之一在于提供一種去除飛灰中重金屬污染物的方法，本發(fā)明的目的之二 在于提供一種去除飛灰中重金屬污染物的裝置。本發(fā)明的目的之一是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明提供的去除飛灰中重金屬污染物的的方法，包括以下步驟
1)在含水的重金屬污染的飛灰填充區(qū)域兩側(cè)設(shè)置陰極和陽極；
2)通電后，在陰極和陽極周圍形成電場梯度；
3)飛灰填充區(qū)域中的水在電場力的作用下發(fā)生電解反應(yīng)，陰極產(chǎn)生氫氧根離子，陽極 產(chǎn)生氫離子，氫氧根離子和氫離子向飛灰內(nèi)部遷移和擴散，并在相遇區(qū)域形成一個PH突越 區(qū)；
4)氫氧根離子和氫離子與飛灰中的重金屬污染物在電化學作用下發(fā)生置換和溶解反
應(yīng)；
5)被溶解后的重金屬污染物在電場和濃度梯度的作用下，以電遷移和電滲的方式朝陰 極方向定向遷移。
進一步，所述步驟幻中還包括有
31)在陰極區(qū)域加入酸性物質(zhì)改變陰極區(qū)域的pH值，降低在陰極產(chǎn)生的氫氧根離子向 陽極方向移動的概率；
32)所述pH突越區(qū)置空并注入酸性溶液來改變pH值，并使循環(huán)流動酸性溶液； 進一步，所述步驟4)中還包括有
41)所述陰極和陽極以固定頻率相互交換；
42)在靠近陰極的附近設(shè)置阻止陰離子和非極性物質(zhì)通過的離子交換膜；
43)所述重金屬污染的飛灰填充區(qū)域填充能使難溶金屬硫化物轉(zhuǎn)化成易溶硫酸鹽的生 物細菌。本發(fā)明的目的之二是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明提供的一種去除飛灰中重金屬污染物的裝置，包括樣品區(qū)域(1)、陰極(32)、陽 極(22)、陰極槽(31)和陽極槽；所述陰極槽(31)和陽極槽設(shè)置于樣品區(qū)域(1) 中，所述陰極(32)設(shè)置于陰極槽(31)中；所述陽極02)設(shè)置于陽極槽中。進一步，還包括電源G)、電流表(5)、導(dǎo)出污染液體處理裝置；所述電源(4)與陰 極(32)、陽極02)、電流表(5)、樣品區(qū)域中的污染液體構(gòu)成通電回路，所述陰極槽(31)、設(shè) 置有第一排氣孔(3 ；所述陽極槽設(shè)置有第二排氣孔；所述陽極槽還設(shè)置 有孔通過虹吸管與外部盛水容器連接；所述陰極槽(31)側(cè)開設(shè)用于導(dǎo)出處理后的污染液 體的排出孔，所述排出孔與導(dǎo)出污染液體處理裝置連接；所述電源的供電為采用穩(wěn)流變壓 供電電源或者穩(wěn)壓變流供電電源；
進一步，所述樣品區(qū)域(1)為頂面敞口的立方體容器或者圓柱體形狀；所述電極槽設(shè) 置有密封蓋的板狀高純石墨反應(yīng)器；
進一步，還包括有推動pH突越區(qū)的溶液循環(huán)流動的蠕動泵；
進一步，還包括設(shè)置有使陰極和陽極以固定頻率相互交換的極性交換部件；
進一步，還包括有設(shè)置在陰極的阻止陰離子和非極性物質(zhì)通過的離子交換膜。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明提供的去除飛灰中重金屬污染物的方法及裝置修復(fù)時 間短，操作簡單，使用儀器少，評估精度高，重金屬去除率高，減少了工作人員的勞動量，其 經(jīng)濟效益與社會效益顯著。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書，權(quán)利要 求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述
圖1示出了去除飛灰中重金屬污染物立方體裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2示出了去除飛灰中重金屬污染物圓柱體裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明；下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做 進一步的描述。實施例1
本發(fā)明提供的去除飛灰中重金屬污染物的的方法，包括以下步驟
1)在含水的重金屬污染的飛灰填充區(qū)域兩側(cè)設(shè)置陰極和陽極；
2)通電后，在陰極和陽極周圍形成電場梯度；
3)飛灰填充區(qū)域中的水在電場力的作用下發(fā)生電解反應(yīng)，陰極氫氧根離子，陽極產(chǎn)生 氫離子，氫氧根離子和氫離子在電場和濃度梯度的作用下，向飛灰內(nèi)部遷移和擴散并在相 遇區(qū)域形成一個PH突越區(qū)；
4)飛灰中的重金屬污染物在電化學作用下，置換和溶解飛灰中的重金屬污染物；
5)被溶解后的重金屬污染物在電場和濃度梯度的作用下，以離子遷移和電滲的方式朝 陰極方向定向遷移。飛灰重金屬污染物測定，飛灰中重金屬污染物包括銅、鋅、鉛、鉻、鎘、汞、砷、鎳及 其化合物等；飛灰中的水在電場力的作用下發(fā)生電解反應(yīng)，陰極產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子，陽 極產(chǎn)生氧氣和氫離子，去除污染物的過程中發(fā)生的主要化學反應(yīng)如下
權(quán)利要求
1.一種去除飛灰中重金屬污染物的方法，其特征在于包括以下步驟1)在含水的重金屬污染的飛灰填充區(qū)域兩側(cè)設(shè)置陰極和陽極；2)通電后，在陰極和陽極周圍形成電場梯度；3)飛灰填充區(qū)域中的水在電場力的作用下發(fā)生電解反應(yīng)，陰極產(chǎn)生氫氧根離子，陽極 產(chǎn)生氫離子，氫氧根離子和氫離子向飛灰內(nèi)部遷移和擴散，并在相遇區(qū)域形成一個PH突越 區(qū)；4)氫氧根離子和氫離子與飛灰中的重金屬污染物在電化學作用下發(fā)生置換和溶解反應(yīng)；5)被溶解后的重金屬污染物在電場和濃度梯度的作用下，以電遷移和電滲的方式朝陰 極方向定向遷移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除飛灰中重金屬污染物的方法，其特征在于所述步驟3) 中還包括有31)在陰極區(qū)域加入酸性物質(zhì)改變陰極區(qū)域的PH值，降低在陰極產(chǎn)生的氫氧根離子向 陽極方向移動的概率；32)所述pH突越區(qū)置空并注入酸性溶液來改變pH值，并使循環(huán)流動酸性溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除飛灰中重金屬污染物的方法，其特征在于所述步驟4) 中還包括有41)所述陰極和陽極以固定頻率相互交換；42)在靠近陰極的附近設(shè)置阻止陰離子和非極性物質(zhì)通過的離子交換膜；43)所述重金屬污染的飛灰填充區(qū)域填充能使難溶金屬硫化物轉(zhuǎn)化成易溶硫酸鹽的生 物細菌。
4.一種去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于包括樣品區(qū)域(1)、陰極(32)、 陽極02)、陰極槽(31)和陽極槽；所述陰極槽(31)和陽極槽設(shè)置于樣品區(qū)域 (1)中，所述陰極(32)設(shè)置于陰極槽(31)中；所述陽極(22)設(shè)置于陽極槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于還包括電 源G)、電流表(5)、導(dǎo)出污染液體處理裝置；所述電源(4)與陰極(32)、陽極(22)、電流表 (5)、樣品區(qū)域中的污染液體構(gòu)成通電回路，所述陰極槽(31)、設(shè)置有第一排氣孔(3 ；所 述陽極槽設(shè)置有第二排氣孔；所述陽極槽還設(shè)置有孔通過虹吸管與外部盛 水容器連接；所述陰極槽(31)側(cè)開設(shè)用于導(dǎo)出處理后的污染液體的排出孔，所述排出孔與 導(dǎo)出污染液體處理裝置連接；所述電源的供電為采用穩(wěn)流變壓供電電源或者穩(wěn)壓變流供電 電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于所述樣品區(qū) 域(1)為頂面敞口的立方體容器或者圓柱體形狀；所述陰極槽和陽極槽設(shè)置有密封蓋的板 狀高純石墨反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于還包括有推 動PH突越區(qū)的溶液循環(huán)流動的蠕動泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于還包括設(shè)置 有使陰極和陽極以固定頻率相互交換的極性交換部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的去除飛灰中重金屬污染物的裝置，其特征在于還包括有設(shè)置在陰極的阻止陰離子和非極性物質(zhì)通過的離子交換膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種去除飛灰中重金屬污染物的方法及裝置，涉及一種固體垃圾燃燒產(chǎn)生的飛灰中重金屬的去除方法及裝置，飛灰中的重金屬及其化合物通過插入在飛灰\液相系統(tǒng)中的電極的直流電形成的電場梯度作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并遷移、富集于陰極區(qū)，在相遇區(qū)域形成pH突越區(qū)，改變陰極區(qū)域的pH值以及將pH突越區(qū)置空并注入酸性溶液來改變pH值，并利用蠕動泵循環(huán)流動酸性溶液，從而有效的去除了飛灰中的重金屬污染物；還采用中間循環(huán)沖洗或生物淋濾、電極轉(zhuǎn)換、增設(shè)陽離子交換膜使得去除飛灰中的重金屬污染物的效果提高；操作簡單，使用儀器少，評估精度高，重金屬去除率高，減少了工作人員的勞動量，其經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
文檔編號B09B3/00GK102091710SQ20101058203
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉晉, 盧麗麗, 尹光志, 張少劍, 彭熙, 李東偉, 楊克, 王倩, 鄭學成, 陳國麗 申請人:重慶大學