CN105457999B - 一种光催化土壤修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化土壤修复方法，当装置运转时，将装置置于污染的土壤之上，螺旋式输送叶片随着转动轴的旋转而转动，污染土壤的结块被螺旋式输送叶片搅动破碎，在紫外光灯的作用下，充分发生光催化剂反应，从而消除有机污染物；土壤修复剂储存仓内的添加物为土壤修复剂、腐殖酸尿素和纳米二氧化钛粉末的混合物，土壤修复剂能够与土壤中含有的重金属离子发生螯合反应，生成金属络合物，腐殖酸尿素能把分散的土粒胶结起来，形成水稳定性好的团粒结构，纳米二氧化钛粉末可以充分的与被修复土壤接触，留在土壤中的纳米二氧化钛粉末可以有效的捕捉土壤中剩余的有机污染物和病毒，进一步提高了光催化反应的充分性，且加强了土壤被修复后的功能性。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种光催化土壤修复方法。
背景技术
土壤污染可以由许多事情造成，包括例如自然土壤环境中非自然产生的物质的存在。污染可因例如地下储油罐的泄露、杀虫剂的使用、受污染地表水渗透至地下地层、油和燃料排放、垃圾填埋场的废物浸出或工业废物直接排放至土壤而造成。见于污染土壤中的一些常见物质包括石油烃、溶剂、杀虫剂、铅和其他重金属。其中，土壤有机污染主要是指化学农药的污染，它会使土壤的组成和理化性质发生变化，然后破坏土壤的正常组成，最后可通过植物的吸收和食物链的积累等过程，进而对人体健康构成危害，例如“三致”作用：致病，致癌，致突变。
在现有技术中，针有机污染土壤的去除方法是利用活性炭的吸附、被污染土壤的废弃或加热法等，但大多只是将污染物脱离土壤而已，本质上没有实现彻底消除有机污染物。即使利用光催化氧化原理，也往往因为被修复土壤与光催化剂接触不够充分，仍然残留很多污染物，土壤修复的效果不理想。
且现有技术中的土壤修复手段多导致土壤功能的退化，所以既要去除土壤中的污染物，又要保证土壤功能性成为现有技术中需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化土壤修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光催化土壤修复方法，使用光催化土壤修复装置进行土壤修复，所述装置包括外壳、控制装置、转动轴、加热套管、透光薄膜和紫外光灯等,所述外壳为下部开放的框架结构，控制装置设置在外壳的外侧壁上，所述转动轴的两端与设置在外壳内侧壁上的传动部件纵向连接，该传动部件与设置在控制装置内的驱动电机电连接，该传动部件由驱动电机开关控制，加热套管固定设置在转动轴外部，与控制装置电连接由加热开关控制，该加热套管的外侧还设置有螺旋式输送叶片，该螺旋式输送叶片的最大旋转直径小于外壳的垂直于转动轴的横向宽，所述透光薄膜覆盖设置于外壳的上部，紫外光灯设置于外壳的内侧壁上，且与控制装置电连接，并由紫外光灯开关控制。螺旋式输送叶片上还覆盖有光催化剂涂层，当装置运转时，将装置置于污染的土壤之上，分别开启驱动电机开关、加热开关和紫外光灯开关，螺旋式输送叶片随着转动轴的旋转而转动，污染土壤的结块被螺旋式输送叶片搅动破碎，土壤中有机污染物与螺旋式输送叶片上覆盖的光催化剂涂层接触面积增大，加热套管加热并传热至螺旋式输送叶片，热量随之传至被搅动的土壤，使部分有机污染物在高温作用下，脱离土壤，同时在紫外光灯的作用下，充分发生光催化剂反应，从而消除有机污染物；所述控制装置的上方还设置有土壤修复剂储存仓，该土壤修复剂储存仓的上部为敞口，下部设置出料口，出料口上设置有电动阀门，该电动阀门与控制装置电连接由电动阀门开关控制，出料口向螺旋式输送叶片的方向排放土壤修复剂，在螺旋式输送叶片旋转的情况下，均匀的搅拌在土壤中，使土壤修复剂储存仓内的添加物与土壤更加充分的混合；土壤修复剂储存仓内的添加物为土壤修复剂、腐殖酸尿素和纳米二氧化钛粉末的混合物，土壤修复剂能够与土壤中含有的重金属离子发生螯合反应，生成金属络合物，该络合物不溶于水，腐殖酸尿素可以发生是一种胶结剂，能把分散的土粒胶结起来，形成水稳定性好的团粒结构，改善土壤结构性能，纳米二氧化钛粉末可以充分的与被修复土壤接触，留在土壤中的纳米二氧化钛粉末可以有效的捕捉土壤中剩余的有机污染物和病毒，进一步提高了光催化反应的充分性，且加强了土壤被修复后的功能性；其中土壤修复剂包括以下按重量份计的组分：
癸二酸二辛酯 10-18
1,4-二甲基哌嗪 6-12
水杨苷 7-13
4-(2,6,6-三甲基-2-环辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮 2-8
4-氨基异喹啉 0.8-2
去离子水 20-40。
优选的，所述螺旋式输送叶片上设置有均匀分布的圆形凸起，该凸起表面涂有光催化涂层。
优选的，所述透光薄膜的内表面上设置有光催化剂层，该光催化剂层具体为铝制网状结构，内部添加物为二氧化钛纳米丝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）该发明采用旋转轴带动螺旋式输送叶片转动，从而充分的搅动被污染的土壤，该螺旋式输送叶片上覆盖有光催化剂涂层，在紫外光灯的作用下，大大增加了污染土壤与光催化剂的接触面积，提高了对土壤修复的效率；在土壤修复剂中添加腐殖酸尿素和二氧化钛，在螺旋式输送叶片的搅拌作用下，不仅提高了土壤的功能性，且二氧化钛粉末与土壤充分接触，进一步加强光催化效果。
（2）土壤中含有的重金属与癸二酸二辛酯、4-(2,6,6-三甲基-2-环辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮、1,4-二甲基哌嗪、水杨苷、4-氨基异喹啉五种物质产生协同作用，通过金属结合肽的诱导作用使重金属离子发生螯合反应，可与铜、锌、铅、铬、镉、铂、银、金等多种重金属离子产生螯合作用，生成金属络合物，该络合物不溶于水，可通过离心分离操作加以去除。其重金属去除效率可达99.3%。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中A-A方向剖面图。
图中：1外壳、2控制装置、3转动轴、4加热套管、5透光薄膜、6紫外光灯、7驱动电机开关、8加热开关、9螺旋式输送叶片、10紫外光灯开关、11凸起、12光催化剂层、13出料口、14土壤修复剂储存仓、15电动阀门、16电动阀门开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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
请参阅图1和图2，本实施例由外壳1、控制装置2、转动轴3、加热套管4、透光薄膜5和紫外光灯6组成，所述外壳1为下部开放的框架结构，控制装置2设置在外壳1的外侧壁上，所述转动轴3的两端与设置在外壳1内侧壁上的传动部件纵向连接，该传动部件与设置在控制装置2内的驱动电机电连接，且该传动部件由驱动电机开关7控制，加热套管4固定设置在转动轴3外部，并与控制装置2电连接由加热开关8控制，该加热套管4的外侧还设置有螺旋式输送叶片9，紫外光灯6设置于外壳1的内侧壁上，且与控制装置2电连接，并由紫外光灯开关10控制，螺旋式输送叶片9的最大旋转直径限制于外壳1的垂直于转动轴3的横向宽度之内，所述透光薄膜5覆盖设置于外壳1的上部，所述螺旋式输送叶片9上还覆盖有光催化剂涂层，当装置运转时，将本装置置于污染的土壤之上，分别开启驱动电机开关7、加热开关8和紫外光灯开关10，螺旋式输送叶片9随着转动轴3的旋转而转动，污染的土壤的结块被螺旋式输送叶片9搅动开，加热套管4加热并传热至螺旋式输送叶片8，热量随之传至被搅动的土壤，使部分有机污染物在高温作用下，脱离土壤，在紫外光灯6的作用下，与螺旋式输送叶片9上覆盖的光催化剂涂层反应，从而消除有机污染物；所述螺旋式输送叶片9由钨钢或铬钢材质的硬质合金制成，选用强度高的合金钢使得螺旋式输送叶片9在搅动污染土壤时，更加充分，且土壤不宜结块，使土壤中有机污染物与光催化剂涂层接触面积增大；所述控制装置2的上方还设置有土壤修复剂储存仓14，该土壤修复剂储存仓14的上部为敞口，下部设置出料口13，该出料口13设置在土壤修复剂储存仓14一侧的外壳1内侧壁上，且位于螺旋式输送叶片9上方，出料口13上设置有电动阀门15，该电动阀门15与控制装置2电连接由电动阀门开关16控制，出料口13向螺旋式输送叶片9的方向排放土壤修复剂，在螺旋式输送叶片9旋转的情况下，均匀的搅拌在土壤中，使土壤修复剂储存仓14内的添加物与土壤更加充分的混合；所述土壤修复剂储存仓14内的添加物为土壤修复剂、腐殖酸尿素和纳米二氧化钛粉末的混合物，腐殖酸可以发生絮凝，成为一种胶结剂，能把分散的土粒胶结起来，形成水稳定性好的团粒结构，改善土壤结构性能，纳米二氧化钛粉末可以充分的与被修复土壤接触，留在土壤中的纳米二氧化钛粉末可以有效的捕捉土壤中剩余的有机污染物和病毒，进一步提高了光催化反应的充分性，且加强了土壤被修复后的功能性；
其中土壤修复剂包括以下按重量份计的组分：
癸二酸二辛酯 10-18
1,4-二甲基哌嗪 6-12
水杨苷 7-13
4-(2,6,6-三甲基-2-环辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮 2-8
4-氨基异喹啉 0.8-2
去离子水 20-40。
所述螺旋式输送叶片9上设置有均匀分布的圆形凸起11，该凸起11表面涂有光催化涂层，凸起增加了螺旋式输送叶片9上光催化剂涂层的表面积，使土壤中有机污染物与光催化剂涂层接触面积增大，进一步提高去除土壤中污染物的效率。
实施例2
请参阅图1和图2，在本实施例中所述透光薄膜5的内表面上设置有光催化剂层12，该光催化剂层12具体为铝制网状结构，内部添加物为二氧化钛纳米丝，其他的部件及其联接关系与实施例1均相同；该光催化剂层12增大了有机污染物与光催化剂的接触面积，可以捕捉经加热挥发在空气中的有机污染物，在紫外光灯6的作用下，消除附着在光催化剂层12上的有机污染物，提高去除土壤中污染物的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种光催化土壤修复方法，使用光催化土壤修复装置进行土壤修复，所述装置包括外壳、控制装置、转动轴、加热套管、透光薄膜和紫外光灯,所述外壳为下部开放的框架结构，控制装置设置在外壳的外侧壁上，所述转动轴的两端与设置在外壳内侧壁上的传动部件纵向连接，该传动部件与设置在控制装置内的驱动电机电连接，该传动部件由驱动电机开关控制，加热套管固定设置在转动轴外部，与控制装置电连接由加热开关控制，该加热套管的外侧还设置有螺旋式输送叶片，该螺旋式输送叶片的最大旋转直径小于外壳的垂直于转动轴的横向宽度，所述透光薄膜覆盖设置于外壳的上部，紫外光灯设置于外壳的内侧壁上，且与控制装置电连接，并由紫外光灯开关控制，其特征在于：螺旋式输送叶片上还覆盖有光催化剂涂层，当光催化土壤修复装置运转时，将其置于污染的土壤之上，分别开启驱动电机开关、加热开关和紫外光灯开关，螺旋式输送叶片随着转动轴的旋转而转动，污染土壤的结块被螺旋式输送叶片搅动破碎，土壤中有机污染物与螺旋式输送叶片上覆盖的光催化剂涂层接触面积增大，加热套管加热并传热至螺旋式输送叶片，热量随之传至被搅动的土壤，使部分有机污染物在高温作用下，脱离土壤，同时在紫外光灯的作用下，充分发生光催化剂反应，从而消除有机污染物；所述控制装置的上方还设置有土壤修复剂储存仓，该土壤修复剂储存仓的上部为敞口，下部设置有出料口，出料口上设置有电动阀门，该电动阀门与控制装置电连接由电动阀门开关控制，出料口向螺旋式输送叶片的方向排放土壤修复剂，在螺旋式输送叶片旋转的情况下，均匀的搅拌在土壤中，使土壤修复剂储存仓内的添加物与土壤更加充分的混合；土壤修复剂储存仓内的添加物为土壤修复剂、腐殖酸尿素和纳米二氧化钛粉末的混合物；土壤修复剂能够与土壤中含有的重金属离子发生螯合反应，生成金属络合物，该络合物不溶于水；腐殖酸尿素是一种胶结剂，能把分散的土粒胶结起来，形成水稳定性好的团粒结构，改善土壤结构性能；纳米二氧化钛粉末充分的与被修复土壤接触，留在土壤中的纳米二氧化钛粉末可以有效的捕捉土壤中剩余的有机污染物和病毒，进一步提高了光催化反应的充分性；其中土壤修复剂包括以下按重量份计的组分：
癸二酸二辛酯 10-18
1,4-二甲基哌嗪 6-12
水杨苷 7-13
4-(2,6,6-三甲基-2-环辛烯-1-基)-3-丁烯-2-酮 2-8
4-氨基异喹啉 0.8-2
去离子水 20-40。
2.根据权利要求1所述的一种光催化土壤修复方法，其特征在于：所述透光薄膜的内表面上设置有光催化剂层，该光催化剂层具体为铝制网状结构，内部添加物为二氧化钛纳米丝。
3.根据权利要求1所述的一种光催化土壤修复方法，所述螺旋式输送叶片由钨钢或铬钢材质制成。
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