一种重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法与流程

本发明属于土壤及地下水修复，尤其涉及一种重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法。

背景技术：

1、随着社会经济和城市工业化进程的飞速发展，人类工业生产及不合理的农业措施已给土壤环境带来了严重的重金属污染问题，尤其是冶金、制革、染色、电镀、金属加工等工业活动中会产生大量的含重金属的废渣、废水和废气，随着时间的推移以各种途径进入周边土壤环境当中，引起土壤的重金属污染。

2、目前，全球公认的土壤重金属污染修复技术主要分为三种：物理修复、化学修复以及生物修复。不过，三种修复方式对于土壤成分及结构的扰动都很大：物理修复往往伴随着土体结构的破坏、土壤肥力的降低；化学修复则容易造成土壤及地下水的二次污染，对土壤的理化性质及养分也会产生较大的负面影响，土壤二次利用困难；而生物修复由于动植物、微生物对土壤环境条件要求苛刻，维持土壤环境的过程也会给土壤带来破坏。

3、电动修复技术作为一种高效、绿色的土壤原位修复方法，对土壤扰动低，可以在不影响土壤原有生态环境的基础上，使土壤中的污染离子在电场力作用下定向迁移，达到去除目的。但是在研究过程中发现，重金属的聚焦以及回流现象，严重影响着电动修复技术中重金属的去除率，因此研究一种重金属污染土壤的低扰动高效修复方法很有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，该方法将污染土壤的电动修复和可渗透反应墙修复耦合在一起，通过可渗透反应墙来吸附、沉淀或氧化还原电动修复过程中富集在电极板周围的重金属污染物，实现了对重金属污染土壤的低扰动快速，高效修复。

2、为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

3、在污染区域内设置阳极电极和阴极电极，并在阴极电极和阳极电极之间，距离阴极电极0.2～0.5米处设置垂直于地面的可渗透反应墙，接通电源对污染区域内的土壤进行修复。

4、相对于现有技术，本发明提供的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法将可渗透反应墙修复与电动修复方式进行耦合，通过阴极电极和阳极电极之间产生的平行电场，推动土壤中的重金属离子向阴极迁移，在重金属离子的迁移过程中利用可渗透反应墙来吸附固定移动的重金属离子，达到重金属离子的高效去除，整个修复过程对于土壤成分及结构的扰动较小，具有很好的应用前景。

5、优选地，所述可渗透反应墙的填充物沿垂直于地面的方向共分为五层，其中第一层和第五层为石英砂，第二层和第四层为膨润土改性植物纤维，第三层为载有零价铁的复合材料。

6、相对于现有技术，本发明提供的可渗透反应墙填充物结构稳定，重金属离子吸附性能突出，最外层的石英砂不仅对重金属离子具有优良的吸附性，而且物理性质和化学性质都很稳定，不会受到污染物、温度、ph等外界因素的影响，对于整个填充物体系也有一定的支撑作用；膨润土改性纤维除了具有重金属离子吸附能力外，还具有一定的通透性，能在粘结石英砂层和载有零价铁的复合材料层的同时，保证重金属离子通过性；零价铁具较高表面积，强反应活性的特点，其较高的还原电势对于铬、铅和镉等金属离子有着突出的去除效果，作为填充物的核心，控制着整个修复效果。

7、优选地，所述膨润土改性植物纤维的制备原料包括以下质量份数的物质：膨润土10～20份，秸秆植物纤维30～50份。进一步优选地，所述膨润土改性植物纤维的制备方法为：秸秆植物纤维粉碎至100～200目后，与膨润土混合均匀后，在氮气氛围中热解40～60min，即得所述膨润土改性植物纤维。

8、相对于现有技术，本发明提供的膨润土改性植物纤维采用秸秆为主要原料，原料易得，来源广泛，成本低，在与膨润土混合均匀后热解，一方面可以保留秸秆植物纤维的多孔结构，另一方面，可以提升膨润土的比表面积，提升最终制得的膨润土改性植物纤维的吸附能力和通透性。

9、优选地，所述零价铁复合材料的制备原料包括以下质量份数的原料：零价铁10～20份，活性炭20～30份，粘结剂20～30份，多孔材料10～20份；其中，粘结剂为膨润土或粘土中的至少一种；多孔材料为多孔陶瓷、坡缕石或海泡石中的一种。

10、优选地，零价铁复合材料的制备方法为：按比例将原料混合均匀，加水至含水量60％～80％后，造粒，煅烧即得所述零价铁复合材料。

11、优选地，零价铁复合材料制备过程还包括，在造粒完成后，在造粒得到的颗粒物表面覆盖细沙，并在80～100℃下干燥。

12、优选地，零价铁复合材料制备过程中的煅烧过程为：造粒、干燥后的颗粒物冷却至室温后在表面覆盖细砂，500～700℃煅烧0.5～1小时，冷却后即得所述的填充材料。

13、在造粒和煅烧过程中在复合材料表面覆盖细砂，可以避免复合材料之间相互粘连，保证材料的结构以及力学性能，优选的干燥温度和煅烧温度，在保证干燥、煅烧速度的同时，也可以避免原料变质，提高成品率。

技术特征：

1.一种重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，在污染区域内设置阳极电极和阴极电极，并在阴极电极和阳极电极之间，距离阴极电极0.2～0.5米处设置垂直于地面的可渗透反应墙，接通电源对污染区域内的土壤进行修复。

2.如权利要求1所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述可渗透反应墙的填充物沿垂直于地面的方向共分为5层，其中第一层和第五层为石英砂，第二层和第四层为膨润土改性植物纤维，第三层为载有零价铁的复合材料。

3.如权利要求2所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述膨润土改性植物纤维的制备原料包括以下质量份数的物质：膨润土10～20份，秸秆植物纤维30～50份。

4.如权利要求3所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述膨润土改性植物纤维的制备方法为：秸秆植物纤维粉碎至100～200目后，与膨润土混合均匀，在氮气氛围中热解40～60min，即得所述膨润土改性植物纤维。

5.如权利要求2所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述零价铁复合材料的制备原料包括以下质量份数的物质：零价铁10～20份，活性炭20～30份，粘结剂20～30份，多孔材料10～20份。

6.如权利要求5所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土或粘土中的至少一种。

7.如权利要求5所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述多孔材料为多孔陶瓷、坡缕石或海泡石中的一种。

8.如权利要求5～7任一项所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述零价铁复合材料的制备方法为：

9.如权利要求8所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，造粒完成后在造粒得到的颗粒物表面覆盖细沙，并在80～100℃的真空环境下干燥。

10.如权利要求9所述的重金属污染土壤的电动-可渗透反应墙联合修复方法，其特征在于，所述煅烧过程为：造粒、干燥后的颗粒物冷却至室温后在表面覆盖细砂，500～700℃煅烧0.5～1小时，冷却后即得所述零价铁复合材料。

技术总结
本发明属于土壤及地下水修复技术领域，尤其涉及一种重金属污染土壤的电动‑可渗透反应墙联合修复方法，在污染区域内设置阳极电极和阴极电极，并在阴极电极和阳极电极之间，阴极电极处设置可渗透反应墙，通过阴极电极和阳极电极之间产生的平行电场，推动土壤中的重金属离子向阴极迁移，利用可渗透反应墙来吸附固定移动的重金属离子，达到重金属离子的高效，快速去除，整个修复过程对于土壤成分及结构的扰动较小，具有很好的应用前景。

技术研发人员：杨志清,宋庆赟,祁天琛,张优,周雄,孙广银,金奇,史志海
受保护的技术使用者：煜环环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22