一种重金属污染土壤电动力学修复装置的制作方法

本实用新型涉及土壤修复设备技术领域，具体为一种重金属污染土壤电动力学修复装置。

背景技术：

土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。重金属污染的主要危害对象是农作物和人，被排入环境后具有永久性，且有明显的累积效应。

据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8％，而据国家环保总局牵头调查显示，珠三角、长三角、环渤海这些地区都面临着严重的土壤污染问题。其中，珠三角40％农田重金属污染超标，在这种情势下，土壤重金属污染越来越受到人们的关注,已成为环境和土壤学工作者研究热点。

针对土壤重金属污染现状，人们开发了多种修复技术，如：客土法、电动力学法、淋洗法、沉淀技术、吸附技术、螯合技术等。在现有的修复案例中，大部分都是采用化学法和生物法进行修复。采用化学修复时，不同的化学产品会对土壤中的其他成分及微生物造成影响，虽然土壤中的重金属污染被排除或固定，但是影响了土壤中的生态平衡；采用生物法进行修复时，因为微生物作用缓慢，需要较长的修复周期。现有的土壤修复方法在进行修复时，成本高、效率低、周期长，无法理想的修复效果。

电动力学修复法是污染土壤修复的一种新兴技术，一般以原位方式进行，常与其他修复技术联用。原位修复工作原理类似电池，即利用土壤中的电极在污染土壤的两端加上低压直流电场，在直流电的驱动下，使得水溶的或吸附在土壤颗粒表层的污染物向不同的电极方向运动，从而富集在电极区进行分离或集中处理的过程。

电动力学修复技术近年来发展很快，已成为土壤修复领域的关注热点，然而在实际应用重仍有诸多局限有待突破，例如：在电动修复过程中阴阳极电解液会发生电解，从而导致阳极附近pH值显著降低(可低于2)和阴极附近pH值显著升高(可高至12)的现象。pH值的突变改变了土壤的理化性质，更重要的是阴极附近土壤PH值升高会导致重金属的在土壤中过早沉淀，极大地限制了电动修复技术的实际应用。

为解决上述问题，学者们提出了诸如“缓冲溶液法”、“离子交换膜法”以及“切换电极法”等技术。实际上，虽然对上述技术进行了大量的实验研究，但能真正在工程中得到实际应用的极为有限，这已成为困扰电动修复技术发展的瓶颈所在。因此，开展具有实际应用价值的电动修复新技术已成为该领域的迫切需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种重金属污染土壤电动力学修复装置，具备伸缩板可以调节阴极与阳极的距离，并设置可更换的阳离子选择性透过膜，从而避免电极附近pH值的累积升降，增加工作的范围，提高工作效率。并且通过设有可方面更换的阳离子选择性透过膜，使重金属脱离速度加快，进一步提高工作效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种重金属污染土壤电动力学修复装置，包括固定板、阴极棒、阳离子选择性透过膜和阳极棒，所述固定板为矩形状中空板，所述固定板下侧设有圆柱形阴极棒，所述阴极棒一侧设有矩形状的保护罩，所述保护罩内部设有可更换的阳离子选择性透过膜，所述固定板远离阴极棒的一侧通过螺栓连接圆柱形的线路盒，所述线路盒上侧通过滑动连接连接柱，所述连接柱上侧通过螺纹连接旋转把手，所述旋转把手与连接柱连接处上侧设有电线接口，所述线路盒远离固定板的一侧设有伸缩板，所述伸缩板为中空式结构，所述伸缩板远离线路盒的一端设有阳极棒。

优选的，所述线路盒内部包括绕线柱，所述绕线柱上侧设有固定圆柱块，所述绕线柱下侧设有旋转轴承。

优选的，所述阴极棒采用普通金属制造，所述阳极棒采用惰性电极，如石墨、铂、金和银等金属制成。

优选的，所述固定板与伸缩板内部均设有电线，并且两者电线接触位置在线路盒内部。

优选的，所述绕线柱上缠绕一层电线，所述电线开头端与固定板内部电线相连，所述电线尾端与电线接口相连，并且位于伸缩板内部的电线与电线尾端连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过设置伸缩板可以调节阴极与阳极的距离，避免电极附近pH值累积升降，增加工作的范围，提高工作效率。

2、本实用新型通过设置可更换的阳离子选择性透过膜可以使重金属脱离速度加快，进一步提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型线路盒内部结构示意图。

图中：1—固定板；2—阴极棒；3—保护罩；4—可更换的阳离子选择性透过膜；5—线路盒；6—连接柱；7—旋转把手；8—电线接口；9—伸缩板；10—阳极棒；11—绕线柱；12—固定圆柱块；13—旋转轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种重金属污染土壤电动力学修复装置，包括固定板1、阴极棒2、可更换的阳离子选择性透过膜4和阳极棒10，所述固定板1为矩形状中空板，所述固定板1下侧设有圆柱形阴极棒2，所述阴极棒2一侧设有矩形状的保护罩3，所述保护罩3内部设有可方面更换的阳离子选择性透过膜4，所述固定板1远离阴极棒2的一侧通过螺栓连接圆柱形的线路盒5，所述线路盒5上侧通过滑动连接连接柱6，所述连接柱6上侧通过螺纹连接旋转把手7，所述旋转把手7与连接柱6连接处上侧设有电线接口8，所述线路盒5远离固定板1的一侧设有伸缩板9，所述伸缩板9为中空式结构，所述伸缩板9远离线路盒5的一端设有阳极棒10。

所述线路盒5内部包括绕线柱11，所述绕线柱11上侧设有固定圆柱块12，所述绕线柱11下侧设有旋转轴承13，所述阴极棒2采用普通金属制造，所述阳极棒10采用惰性电极，如石墨、铂、金和银等金属制成，所述固定板1与伸缩板9内部均设有电线，并且两者电线接触位置在线路盒5内部，所述绕线柱11上缠绕一层电线，所述电线开头端与固定板1内部电线相连，所述电线尾端与电线接口8相连，并且位于伸缩板9内部的电线与电线尾端连接。

工作原理：在进行修复时，根据土壤被污染程度的情况，选择合适的阴极棒2与阳极棒10的距离，污染程度越小两者距离越远，污染程度越重两者距离越小，在确定好距离后，将阴极棒2与阳极棒10以及保护罩3内部的阳离子选择性透过膜4安装在土壤内部，通过线路盒5来缓慢调节伸缩板9长度，最后通过电线接口8与直流电源相连，这样金属元素就会析出土壤表层，快速将重金属污染过的土壤修复。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。