重金属Cr(Ⅵ)污染土壤的EK‑PRB联合修复方法及其装置与流程

本发明是一种高效处理重金属铬(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB联合修复方法，属于土壤污染治理技术领域，涉及一种重金属污染土壤的EK-PRB联合修复技术。

背景技术：

到 2012年为止，全国被污染的可耕地面积为 1.5×10⁹亩，由于污水浇灌而造成污染的约为3.25×10⁷亩，毁田以及固废堆存占地约2×10⁶亩，总计占全国可耕用地总面积10%以上，土地污染及其严重，因土壤重金属污染而造成的农作物减产高达 1×10⁷吨，受重金属污染的粮食多达 1.2×10⁷吨，直接经济损失 200 亿元左右。

重金属在土壤中的迁移性较差，具有残留时间长、毒性大、隐蔽性强等特点，从长远来看，甚至可以通过食物链富集，最终危害到人类的生命健康。由于地表河流的冲刷、侵蚀而将受污染土壤中的金属污染物质迁移到河流、湖泊以及地下水源等淡水中，人类的生存受到严重的威胁。

目前铬污染土壤的修复技术主要有：客土法、固定-稳定化、化学还原法、化学清洗法等。但由于土壤组成、污染物类型、性质等不同，特别是在不同形态铬污染物同时存在的复合污染情况下，传统的修复技术往往难以快速、高效的达到修复目的。传统的重金属污染土壤治理方法存在成本高，破坏土壤结构和肥力，易造成二次污染，对土壤环境扰动大等诸多缺点。动电修复法具有耗费人工少，接触有害物质少，操作简单，二次污染小，去除效果好等优点，在修复铬污染土壤方面具有良好的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效处理土壤中重金属Cr(Ⅵ)污染的方法。

一种重金属Cr(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB联合修复方法，其特征在于有以下的过程和步骤：

a.含Cr(Ⅵ)模拟污染土壤的制备：将自然环境下干净的土壤去除较大的杂质颗粒，经自然风干后研磨过20目筛子，之后与含Cr(Ⅵ)溶液10:1混合，经混合均匀后研磨过20目筛子，并放于干燥通风处陈化30d备用。配制含Cr(Ⅵ)污染土壤的目标浓度为1000mg(Cr)/kg(土壤)。

b.可渗透反应墙(PRB)内的层状双氢氧化物CaAl-LDH的制备：称取5.55g的氯化钙和6.04g的六水合氯化铝加到50ml蒸馏水中配成混合溶液，把该溶液导入100ml，1.5 mol/L的氢氧化钠溶液中，在通氮气的条件下磁力搅拌1h，而后密封，继续磁力搅拌23h，搅拌结束后进行抽滤、洗涤并烘干，把烘干固体样再次洗涤，然后在105°条件下烘干，烘干样品经研磨过100目筛备用。

c.修复处理过程：将制备的Cr(Ⅵ)污染土壤填装到EK-PRB联合修复所用的模拟装置中，在一定的含水率条件下浸泡24h后，将石墨电极与直流电源连接，并设置在一定的电压条件下。实验运行过程中保持含水率的一致。实验中可渗透反应墙(PRB)内的层状双氢氧化物CaAl-LDH吸附固定的Cr(Ⅵ)，可以在一定的温度下，使用Na₂CO₃溶液进行再生，再生后的材料可再次作为反应填料使用，而被束缚捕捉的Cr(Ⅵ)可进一步浓缩提取。所述的一定含水率为20%-30%；所述的电场电压为30-60V；所述的一定温度为410-580℃。

一种重金属Cr(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB联合修复方法所用的专用装置，其特征在于由直流电源、石墨电极、尼龙布、可渗透反应墙和容器中间填充的含铬土柱组成；另外在靠近装置容器两端处填充有干净的土壤。

本发明的优点在于，在实验室的条件下，对制备的Cr(Ⅵ)污染土壤模拟实际状态下的动电修复，无需单独设置阴阳两极电解池，在保证土壤一定含水率的条件下，直接把石墨电极插入所要修复的土壤中。另外结合了可渗透反应墙技术(PRB)，对电场作用下的含铬重金属阴离子进行了定向的捕捉，减少动电修复后续处理成本，而且CaAl-LDH还可以再生重复利用。本发明为一种高效，安全，快速的土壤Cr污染的处理方法。

附图说明

图 1为本发明方法的一个专用装置示意图。

图 2为点A1的去除率变化示意图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例

本实施例的具体尺寸及实验工艺参数、实验情况如下所述：

a.本装置的尺寸为：长×宽×高=350×100×100（mm），可渗透反应墙体厚度为10mm，中间填充的土柱为300×100×100（mm），石墨电极板尺寸为100×100×4(mm)，另外靠近实验装置两端处20×100×100（mm）是填充了干净的土壤。

b.通过石墨电极及单芯导线与直流电源相连，直流电源可调范围为30-60V，实验过程中保持装置中土壤的含水率为20%-30%。中间填充的土壤含Cr(Ⅵ)浓度为1078mg/kg，在土柱靠近阳极端处填充了5g层状双氢氧化物CaAl-LDH反应介质的可渗透反应墙。

c.在30V的电压条件下，运行周期为5d，每隔12h从阳极开始在中间土柱表面反应区域，每隔50mm设置一个采样点，命名为A1，A2，A3，A4，A5，取样质量保持在200-500mg。经碱式消解 (USEPA-3060A) 后测得Cr(Ⅵ)浓度，从而推测出实验装置中的残余量的变化。

d.在经过5d处理时间后，通过连续的检测，中间土柱中铬的残余量为10%-20%，也就是说在电压为30V 条件下，Cr(Ⅵ)去除率达到了80%以上，符合国家的二级标准。在实验室条件下，证明了本技术能够高效的处理Cr(Ⅵ)污染的土壤。