本发明属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法。
背景技术：
电动修复技术是处理污染土壤的一项新的化学技术方法，电动修复是通过电化学和电动力学的复合作用(电渗、电迁移和电泳等)驱动污染物富集到电极区，进行集中处理或分离的过程。电动修复的基本原理是在污染土壤两侧施加直流电，施加直流电后形成电场，土壤中的污染物在直流电场作用下定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除，从而达到清洁土壤的目的。与传统的清洗法、生物处理法等污染土壤修复技术相比，电动力学修复技术具有成本低、适用范围广(原位及异位修复皆可，处理饱和、不饱和土壤皆可)、接触有害物质少、可控性强、处理快速且比较彻底(重金属去除效率一般都可以达到90％以上)、不破坏原有自然生态环境(只处理阴阳两极之间的污染物,不会对环境产生其他影响)等优点，特别适用于小范围的粘质的多种重金属污染土壤和可溶性有机物污染土壤的修复。
现有技术中电动修复技术在修复过程中，阴阳极会发生电解反应产生h+和oh-，从而导致阳极附近ph值显著降低和阴极附近ph值显著升高，在电动修复过程中，由于电场的作用，氢氧根离子会向阳极迁移，会与向阴极迁移的金属离子形成氢氧化物沉淀而沉淀物则会停止迁移，致使重金属无法从土壤中迁移出来，并且还会堵塞土壤孔隙，造成电流以及电导率降低，从而降低修复效率。
因此，有必要研究出一种用于低渗透污染土壤的高效电动修复方法，既可以高效地去除土壤中的污染物，又可以有效控制阴、阳极的ph，防止出现土壤ph不均衡问题。
技术实现要素：
为克服以上技术问题，本发明提供了一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，既可以高效地去除土壤中的污染物，又可以有效控制阴、阳极的ph，防止出现土壤ph不均衡问题，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，在一定距离内设置阳电解池和阴电解池，阴电解池内添加阴极调节剂，阳电解池内加入阳极调节剂，所述阴极调节剂包括以下组分：酸改性凹凸棒土、酸改性硅藻土、鼠李糖脂；所述阳极调节剂包括以下组分：载铁改性凹凸棒土、载铁改性蒙脱土、还原铁、废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和硫酸盐还原菌。
在阳极和阴极添加调节剂，阴极调节剂在电动修复过程中能有效降低ph，缓解氢氧根向阳极迁移，从而使重金属离子在阴极附近富集；阳极调节剂在电动修复过程中既能有效提高阳极ph，又能利用零价铁对重金属进行还原，添加的有益菌能对污染物起到一定的降解和吸收作用，而且添加的吸附材料可以吸附污染物。
作为优选，所述阳电解池和阴电解池配置电极并与稳压直流电源连接，接通电源对污染土壤进行电动修复，电压梯度为0.5-7.0v/cm。
作为优选，所述阳极调节剂内的还原铁、废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和硫酸盐还原菌作为内芯被载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土包裹。
作为优选，所述阳极调节剂由以下方法制备：
(1)将餐厨垃圾回收油脂中加入乳化剂混合均匀，作为油相，将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁溶解到水中，作为内水相中，将内水相和油相混合，高速剪切得到油包水乳液；
(2)将载铁改性凹凸棒土、载铁改性蒙脱土加入水中混合均匀，高速剪切分散，得到悬浮液，作为外包相备用；
(3)将油包水乳液加入到步骤1得到的外包相中，高速剪切分散，即得到所述阳极调节剂。
阳极调节剂在制备过程中对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁进行包埋保护处理，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。利用改性证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土对油包水乳液进一步包覆，可对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。
作为优选，所述酸改性凹凸棒土由以下方法制备：将凹凸棒土加入酸溶液中，机械搅拌，酸化，得到酸化凹凸棒土备用；将所得酸化凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性凹凸棒土。
作为优选，所述酸改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到酸溶液中搅拌酸化，收集滤渣，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性硅藻土。
作为优选，所述载铁改性凹凸棒土由以下方法制备：
(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/l的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性凹凸棒土。
对凹凸棒土进行载铁处理，使还原铁被凹凸棒土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬。载铁处理后的凹凸棒土的吸附过程，首先是表面的还原铁将土壤中的六价铬还原为三价铬，然后三价铬与凹凸棒土表面的活性剂进行配位，三价铬被牢牢地固定住。
作为优选，所述载铁改性蒙脱土由以下方法制备：
(1)纯化：将蒙脱土加入水中混合均匀，然后加入1mol/lna2co3溶液,机械搅拌30-50min后，静沉、取上清液，在上清液中加入1mol/lnacl溶液絮凝沉淀，取沉淀用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化蒙脱土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化蒙脱土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化蒙脱土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化蒙脱土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁蒙脱土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁蒙脱土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性蒙脱土。
酸化提纯可提高蒙脱土纯度，改善其吸附性；对蒙脱土进行表面活化，可以大大提高其对重金属的吸附效率；对蒙脱土进行载铁处理，使还原铁被蒙脱土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬；最后对蒙脱土热活化处理，高温煅烧可以显著提高蒙脱土的吸附性能。
作为优选，所述阳极调节剂包括以下重量份的组分：载铁改性凹凸棒土30-50份、载铁改性蒙脱土30-50份、还原铁5-8份、废弃啤酒酵母2-5份、芽孢杆菌2-5份、硫酸盐还原菌2-5份。
作为优选，所述阴极调节剂包括以下重量份的组分：酸改性凹凸棒土30-50份、酸改性硅藻土30-50份、鼠李糖脂8-10份。
有益效果
(1)本发明提供了一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，既可以高效地去除土壤中的污染物，又可以有效控制阴、阳极的ph，防止出现土壤ph不均衡问题，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。该方法通过在阳极和阴极添加调节剂，阴极调节剂在电动修复过程中能有效降低ph，缓解氢氧根向阳极迁移，从而使重金属离子在阴极附近富集；阳极调节剂在电动修复过程中既能有效提高阳极ph，又能利用零价铁对重金属进行还原，添加的有益菌能对污染物起到一定的降解和吸收作用，而且添加的吸附材料可以吸附污染物。
(2)本发明所述的阳极调节剂在制备过程中对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁进行包埋保护处理，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。利用改性证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土对油包水乳液进一步包覆，可对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，在一定距离内设置阳电解池和阴电解池，阴电解池内添加阴极调节剂，阳电解池内加入阳极调节剂，所述阳电解池和阴电解池配置电极并与稳压直流电源连接，接通电源对污染土壤进行电动修复，电压梯度为0.5-7.0v/cm。
在阳极和阴极添加调节剂，阴极调节剂在电动修复过程中能有效降低ph，缓解氢氧根向阳极迁移，从而使重金属离子在阴极附近富集；阳极调节剂在电动修复过程中既能有效提高阳极ph，又能利用零价铁对重金属进行还原，添加的有益菌能对污染物起到一定的降解和吸收作用，而且添加的吸附材料可以吸附污染物。
所述阳极调节剂包括以下重量份的组分：载铁改性凹凸棒土30份、载铁改性蒙脱土30份、还原铁5份、废弃啤酒酵母2份、芽孢杆菌2份、硫酸盐还原菌2份。
述阳极调节剂由以下方法制备：
(1)将餐厨垃圾回收油脂中加入乳化剂混合均匀，作为油相，将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁溶解到水中，作为内水相中，将内水相和油相混合，高速剪切得到油包水乳液；
(2)将载铁改性凹凸棒土、载铁改性蒙脱土加入水中混合均匀，高速剪切分散，得到悬浮液，作为外包相备用；
(3)将油包水乳液加入到步骤1得到的外包相中，高速剪切分散，即得到所述阳极调节剂。
所述极调节剂包括以下重量份的组分：酸改性凹凸棒土30份、酸改性硅藻土30份、鼠李糖脂8份。
所述酸改性凹凸棒土由以下方法制备：将凹凸棒土加入酸溶液中，机械搅拌，酸化，得到酸化凹凸棒土备用；将所得酸化凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性凹凸棒土。
所述酸改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到酸溶液中搅拌酸化，收集滤渣，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性硅藻土。
所述的用于低渗透污染土壤的电动修复方法，既可以高效地去除土壤中的污染物，又可以有效控制阴、阳极的ph，防止出现土壤ph不均衡问题，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
实施例2
一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，在一定距离内设置阳电解池和阴电解池，阴电解池内添加阴极调节剂，阳电解池内加入阳极调节剂，所述阳电解池和阴电解池配置电极并与稳压直流电源连接，接通电源对污染土壤进行电动修复，电压梯度为0.5-7.0v/cm。
所述阳极调节剂包括以下重量份的组分：载铁改性凹凸棒土50份、载铁改性蒙脱土50份、还原铁8份、废弃啤酒酵母5份、芽孢杆菌5份、硫酸盐还原菌5份。
所述阳极调节剂由以下方法制备：
(1)将餐厨垃圾回收油脂中加入乳化剂混合均匀，作为油相，将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁溶解到水中，作为内水相中，将内水相和油相混合，高速剪切得到油包水乳液；
(2)将载铁改性凹凸棒土、载铁改性蒙脱土加入水中混合均匀，高速剪切分散，得到悬浮液，作为外包相备用；
(3)将油包水乳液加入到步骤1得到的外包相中，高速剪切分散，即得到所述阳极调节剂。
阳极调节剂在制备过程中对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁进行包埋保护处理，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。利用改性证载铁改性凹凸棒土和载铁改性蒙脱土对油包水乳液进一步包覆，可对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。
所述载铁改性凹凸棒土由以下方法制备：
(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/l的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性凹凸棒土。
所述载铁改性蒙脱土由以下方法制备：
(1)纯化：将蒙脱土加入水中混合均匀，然后加入1mol/lna2co3溶液,机械搅拌30-50min后，静沉、取上清液，在上清液中加入1mol/lnacl溶液絮凝沉淀，取沉淀用去离子水洗涤至无氯离子残留，得到纯化蒙脱土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的纯化蒙脱土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化蒙脱土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化蒙脱土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁蒙脱土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁蒙脱土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性蒙脱土。
所述阴极调节剂包括以下重量份的组分：酸改性凹凸棒土50份、酸改性硅藻土50份、鼠李糖脂10份。
实施例3
一种用于低渗透污染土壤的电动修复方法，在一定距离内设置阳电解池和阴电解池，阴电解池内添加阴极调节剂，阳电解池内加入阳极调节剂，所述阳电解池和阴电解池配置电极并与稳压直流电源连接，接通电源对污染土壤进行电动修复，电压梯度为0.5-7.0v/cm。
所述阳极调节剂包括以下重量份的组分：载铁改性凹凸棒土40份、载铁改性蒙脱土4份、还原铁6份、废弃啤酒酵母4份、芽孢杆菌3份、硫酸盐还原菌4份。
所述阳极调节剂由以下方法制备：
(1)将餐厨垃圾回收油脂中加入乳化剂混合均匀，作为油相，将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌、硫酸盐还原菌和还原铁溶解到水中，作为内水相中，将内水相和油相混合，高速剪切得到油包水乳液；
(2)将载铁改性凹凸棒土、载铁改性蒙脱土加入水中混合均匀，高速剪切分散，得到悬浮液，作为外包相备用；
(3)将油包水乳液加入到步骤1得到的外包相中，高速剪切分散，即得到所述阳极调节剂。
所述载铁改性凹凸棒土由以下方法制备：
(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/l的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述改性凹凸棒土。
所用载铁改性凹凸棒土具有以下优点：1)采用凹凸棒土酸化提纯可提高凹凸棒土纯度，改善凹凸棒土吸附性能，盐酸活化过程中表现为：1纤维束间的解聚,主要为非吸附性杂质(如碳酸盐矿物)粒间胶结物的分解；2晶体比表面积的增加使得吸附力大大提高,晶体的比表面积增加；3是h+对八面体阳离子mg2+，al3+，fe3+由边缘至中心的依次置换作用，由于h+与mg2+，al3+，fe3+的离子半径相差太大且结晶化学行为不等使其表面活性增加。2)对凹凸棒土进行表面活化，可以大大提高其对铬的吸附效率。3)对凹凸棒土进行载铁处理，使还原铁被凹凸棒土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬。载铁处理后的凹凸棒土的吸附过程，首先是表面的还原铁将土壤中的六价铬还原为三价铬，然后三价铬与凹凸棒土表面的活性剂进行配位，三价铬被牢牢地固定住。4)最后对凹凸棒土热活化处理，高温煅烧可以显著提高凹凸棒土的吸附性能，因为凹凸棒土在煅烧后，矿物内部纤维间吸附水和结构孔道内沸石水被脱除，因此大大增大了凹凸棒土的比表面积。
所述阴极调节剂包括以下重量份的组分：酸改性凹凸棒土40份、酸改性硅藻土35份、鼠李糖脂9份。
所述酸改性凹凸棒土由以下方法制备：将凹凸棒土加入酸溶液中，机械搅拌，酸化，得到酸化凹凸棒土备用；将所得酸化凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性凹凸棒土。
所述酸改性硅藻土由以下方法制备：将硅藻土研磨，然后将硅藻土粉末加入碳酸钠溶液中搅拌均匀，然后加入饱和氯化钙溶液搅拌均匀，过滤，收集滤渣，将滤渣加入到酸溶液中搅拌酸化，收集滤渣，然后放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述酸改性硅藻土。
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。