专利名称：电动力修复铬污染土壤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及修复重金属土壤装置，特别涉及的是一种电动力修复铬污染土壤
装置。
背景技术：
铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、颜料等行业常用的基本原料，这些行 业产生大量的铬废渣，而其中铬(VI)具有致癌作用，被美国环保局认定为优先污染物，所 以铬废弃物导致的环境污染问题引起高度关注。据推算，在我国到2002年堆存铬渣达600 万吨。铬渣中因含有1% 2%的铬酸钙和0. 15% 1%水溶性铬(VI)而成为有毒废物， 我国现有铬渣的处理是铬盐行业最困难的问题。即使将铬渣山完全治理，被污染的土壤由 于其长期性和后滞性，土壤修复依然是急待解决的问题。
实用新型内容本实用新型克服了上述的缺点，而提供一种能够改变土壤中的氧化还原电位、ra 值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，并且提高土壤溶液中重金属的浓度，从而强 化植物的吸收和积累的电动力复合修复铬污染土壤装置。 为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现 —种电动力复合修复铬污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电源，其特征在
于，它还包括多孔介质砂石层和铁屑层，所述阳极区和阴极区内分别放置阳极缓冲溶液和
阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；所述阳极区与阴极区的相对面上依次设置多孔介
质砂石层和铁屑层，与阴极区之间形成对重金属污染土壤进行修复的修复区。 所述装置还包括阳极溶液储槽、阴极溶液储槽、以及泵I、II，所述阳极区与阳极溶
液储槽、泵I依次连接形成对阳极区K1值进行调节的阳极循环调节回路；所述阴极区与阴
极溶液储槽、泵II依次连接形成对阴极区Kl进行调节的阴极循环调节回路。 所述阳极缓冲溶液为10%的NaOH和90%的Ca0组成的混合液，阴极区的缓冲溶
液为乙酸。 所述多孔介质砂石层的孔隙率为0. 001至0. 05，其介质砂石的粒径为0. 005cm至 2cm。 本实用新型在电压动力作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变土 壤中的氧化还原电位、K1值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重 金属的浓度，从而强化植物的吸收、积累，使土壤中微生物群体的多样性和活力大大增加， 增加了作物的产量。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型修复铬污染土壤的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。 参考
图1 :一种电动力复合修复铬污染土壤装置，它包括阳极区3、阴极区4和电源 7，它还包括多孔介质砂石层1和铁屑层2，阳极区3和阴极区4内分别放置阳极缓冲溶液和 阴极缓冲溶液10，并分别与电源7两极相接；阳极区3与阴极区4的相对面上依次设置多 孔介质砂石层1和铁屑层2，与阴极区4之间形成对重金属污染土壤进行修复的修复区。 装置还包括阳极溶液储槽8、阴极溶液储槽9、以及泵I、 II，阳极区3与阳极溶液 储槽8、泵I依次连接形成对阳极区3JH值进行调节的阳极循环调节回路；阴极区4与阴 极溶液储槽9、泵II依次连接形成对阴极区K1进行调节的阴极循环调节回路。 阳极缓冲溶液为10%的NaOH和90%的Ca0组成的混合液，阴极区4的缓冲溶液 为乙酸。 多孔介质砂石层1的孔隙率为0.001至0.05，其介质砂石的粒径为0.005cm至
2cm。
铬(vi)Cre+在土壤中是一种有害的重金属污染物，当其还原为为铬(ni)c,后，
就成为无害的物质。铬(VI)在水体和土壤中的主要形态为020—7(强酸性条件)、HCr0—4(弱 酸条件)、Cr0—4 (中性及碱性条件)，而铬(III)的主要形态为Cr3+ (PH < 4) 、Cr (OH) 3 (弱酸、 中性、弱碱条件)、Cr(0H)—4(PH > 12)。在电场作用下，铬(VI)主要向阳极区3迁移，但铬 (III)迁移性非常小。在电极电动力作用下，铬(VI)向阳极区3的迁移富集和在还原物质 的作用下向铬(III)的转化。 本实用新型用石墨分别作为阳极5和阴极6与直流电源7的两端相连接，置入阳 极区3和阴极区4，在阳极区3和阴极区4分别储存阳极缓冲液和阴极缓冲液10，阳极缓冲 溶液在阳极区3和阳极溶液储槽8之间，阴极缓冲液10在阴极区4和阴极溶液储槽9之
间，分别进行循环，如此设置，是为了调节阳极区3和阴极区4的ra值，以便电动力过程能
够持续进行，一般情况下阳极缓冲溶液用10% NaOH/90% CaO混和液，阴极缓冲溶液则采用 乙酸。 在电动力的作用下，土壤中的铬(VI)Cr6+由阴极区4向阳极区3迁移，在铁屑2 区，使铬(VI)CrS+还原为无毒铬，采用多孔介质砂石层1可以隔离铁屑层2与阳极区3，以 免铁屑层2吸附在阳极区3上不易分离，利用多孔介质砂石层1区域，将阳极区缓冲溶液和 铁屑层2的反应溶液连接，以便调节其K1值，一般情况下在多孔介质层中，多孔介质的孔隙 率为0. 001至0. 05，粒径一般都在0. 005厘米至2厘米，通常情况下取多孔介质的孔隙率为 0. 005，粒径取0. 07厘米为最佳。
为了防止阴极区4ra值上升和阳极区3ra值下降，所以在阳极区3和阴极区4分
别利用了阳极缓冲液和阴极缓冲液IO来进行循环调节。在电动修复过程中会发生下列电 极反应 阳极2H20-4e- — 02+4H+E0 = _1. 23V 阴极2H20+2e_ — H2+20H_E0 = _0. 83V 由于水的电解作用导致电极附近ra值发生变化，其中阳极5产生H+而使得阳极区3呈现酸性(ra值可能降至2左右)，阴极6产生oh-而使得阴极区4呈现碱性(ra值可
能升至12左右)，同时带正电的h+向阴极6运动，带负电的oh-向阳极5运动，分别形成了 酸性迁移带和碱性迁移带。 其基本原理是将电极插入受铬污染土壤12，通过施加微弱电流形成电场，利用电 场产生的各种电动力学效应(包括电渗析、电迁移和电泳等)驱动土壤污染物沿电场方向 定向迁移，从而将污染物富集至电极区然后进行集中处理或分离。电极附近土壤溶液发生 电化学元素反应，改变土壤中的氧化还原电位、k1值等理化性质，加快土壤固体上重金属的 解吸，提高土壤溶液中重金属的浓度，从而强化生长植物根系的吸收、积累，使土壤中微生 物群体的多样性和活力大大增加，增加了作物的产量。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求电动力复合修复铬污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电源，其特征在于，它还包括多孔介质砂石层和铁屑层，所述阳极区和阴极区内分别放置阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；所述阳极区与阴极区的相对面上由里向外依次设置多孔介质砂石层和铁屑层，铁屑层与阴极区之间形成对重金属污染土壤进行修复的修复区。
2. 根据权利要求1所述的电动力复合修复铬污染土壤装置，其特征在于，所述装置还包括阳极溶液储槽、阴极溶液储槽以及泵1、11，所述阳极区与阳极溶液储槽、泵I依次连接形成对阳极区pH值进行调节的阳极循环调节回路；所述阴极区与阴极溶液储槽、泵II依次连接形成对阴极区pH进行调节的阴极循环调节回路。
3. 根据权利要求1所述的电动力复合修复铬污染土壤装置，其特征在于，所述多孔介质砂石层的孔隙率为0. 001至0. 05，其介质砂石的粒径为0. 005cm至2cm。
专利摘要本实用新型公开了一种电动力复合修复铬污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电源，它还包括多孔介质砂石层和铁屑层，阳极区和阴极区内分别放置阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；阳极区与阴极区的相对面上依次设置多孔介质砂石层和铁屑层，与阴极区之间形成对重金属污染土壤进行修复的修复区。本实用新型在电压动力作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变土壤中的氧化还原电位、pH值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重金属的浓度，从而强化植物的吸收、积累，使土壤中微生物群体的多样性和活力大大增加，增加了作物的产量。
文档编号B09C1/08GK201511038SQ20092007358
公开日2010年6月23日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者陈威 申请人:上海海事大学