CN1827248A - 一种有机物污染土壤的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于疏水性有机物污染土壤的修复方法，其步骤为：①间隔一定距离设置电极井，电极井中安装电极，阳极采用惰性石墨电极，阴极采用铁片电极；②阳极井中填充溶有助溶剂的碳酸钠缓冲液，并通过泵同缓冲液罐连通，保证阳极井的溶液维持在一定液面，阴极井使用自来水装满即可；③通直流电场，电位梯度设置为0.2－10V/cm之间，对污染区域进行修复处理；④污染迁移进入阴极井后，发生原位电化学还原降解反应，污染物毒性得到降低，可生物降解性提高；⑤通过泵将阴极井收集的溶液泵出，进行后续的废水处理。本发明方法具有处理效果好、运行费用低、操作方便等特点。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种有机物污染土壤的修复方法，适用于水溶性有机物和疏水性有机物(如氯苯等)污染粘性土壤的修复。
技术背景
随着工农业生产的发展，农业环境污染特别是土壤环境污染问题已经越来越突出。在有机污染方面，全国受各种有机污染物或化学品污染的农田总计6000多万公顷，每年出产的主要农产品中，农药残留超标率高达16％-20％，问题非常严重。进入WTO后，土壤污染已成为限制我国农产品国际贸易和社会可持续发展的重大障碍之一，污染土壤迫切需要修复。
目前的有机污染土壤修复技术主要包括溶剂/表面活性剂淋洗、蒸汽萃取、化学氧化和生物处理等。生物处理要求被处理物质具有较好的生物可降解性，要求有高度选择性的菌种，而且处理周期很长。其他方法要求被处理土壤具有较好的通透性，以利于液体或气体的通过，实现对被处理物质的去除，当土壤渗透性很低时，这些方法的处理周期会大大加长，处理成本也会大大提高。电动力学土壤修复技术是专门针对粘性土壤开发出来的一种方法，利用污染物在电场作用下的迁移作用，实现污染物从土壤中的分离，达到土壤净化的效果。
在电动力学土壤修复技术中，主要存在三种迁移作用，电迁移、电渗析和电泳。电迁移指带电粒子在电场作用下的迁移，一般对无机离子如重金属和可解离的有机物如苯酚等具有较好的迁移效果；电渗析指土壤空隙水在电场驱动下，向同土壤表面电荷相同电性的电极的迁移过程，污染物溶解在空隙水中同土壤实现分离，一般适用于对有机污染物的处理；电泳指土壤胶体的迁移，在密实土壤中这种迁移作用通常可以忽略。
通常的电动力学土壤修复技术主要应用于重金属污染粘性土壤和水溶性比较好的有机物污染粘性土壤的修复上。现有电动力学修复技术的主要缺点包括：
①、对于有机物特别是疏水性有机物(如氯苯等)污染土壤的修复很少，但在目前的土壤污染中，有机物污染土壤占了很大的比例，急需治理；
②、没有有效的利用电极上发生的氧化还原反应，而在电动力学过程中，阴阳极的电极反应是可以利用来对污染物进行降解处理的；
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有机物污染土壤的修复方法，该方法具有安全可靠、操作简便和成本低廉优点。
本发明提供的一种有机物污染土壤的修复方法，其步骤为：
①、电极设置：在待处理土壤中设置电极井，电极井中安装电极，电极平行对称放置，电极间距为1-10m；
②、冲洗液设置：在上述阳极井中填充溶有助溶剂的碱液，并通过泵同冲冼液储罐连通，使阳极井的液面高于处理土壤高度，阴极井填充水，阴、阳极井的容积与待处理土壤的体积比例均为1∶10-1∶100之间；阳极井容积与阴极井容积之比为5∶1-1∶1；所述碱液为碳酸钠-碳酸氢钠水溶液，磷酸钠-磷酸二氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液，其浓度为0.01-1mol/L；所述助溶剂为环糊精或Tween系列，助溶剂在冲冼液中的浓度为0.1-5％；
③、通电处理：通直流电场，处理土壤区域电位梯度设置为0.1-10V/cm，对污染区域进行修复处理；当阴极流出液体积不再增加时，或阴极流出液中污染物浓度达标控制标准时，停止通电；
④、阴极液泵出：通过泵将在阴极井收集的并经过电还原处理的污染物溶液泵出。
本发明基于电动力学土壤修复技术，通过助溶剂(如β-环糊精和Tween)作为疏水性有机物(如氯苯类物质)的助溶剂，使污染物溶解在空隙水中，从而在电渗析流的作用下迁移出污染土壤并在阴极井收集，污染物在阴极井发生原位电化学还原反应(如氯苯类的还原脱氯)，降低污染物毒性。总之，本发明具有安全可靠、操作简便和成本低廉等优点，具有推广应用的价值。
附图说明
图1为本发明的处理工艺流程图。
图2为本发明方法实例的效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法作进一步的说明。
①、电极设置：间隔一定距离设置电极井，电极井中安装电极，电极平行对称放置，电极间距1-10m；阴极材料通常使用碳基材料，如石墨、活性炭和碳纤维等。阴、阳极均采用惰性穿孔平板石墨电极。
②、冲洗液设置：阳极井中填充溶有助溶剂(如0.1％-5％的β-环糊***溶液或0.5％-10％Tween系列水溶液)的碱液(如0.01-1mol/L的NaOH水溶液或0.01-1mol/L的碳酸钠水溶液)，并通过泵同冲冼液储罐连通，保证阳极井的液面高于处理土壤高度，阴极井填充如蒸馏水或自来水，阴阳极井的容积同处理土壤的体积比例设为1∶10-1∶100之间；其中Tween系列包括Tween20、Tween40、Tween60和Tween80等。
③、通电处理：通直流电场，处理土壤区域电位梯度设置为0.1-10V/cm之间，对污染区域进行修复处理。当阴极流出液体积不再增加时，或阴极流出液中污染物浓度达标控制标准时，停止通电，根据污染物种类和浓度不同，通电时间一般持续在10-300天之间。过程中阳极井的溶液不断进入土壤处理区域，将污染物解吸出来进入土壤空隙水中，在电渗析作用下向阴极井迁移并收集。污染物在阴极井同阴极接触时，在电极表面发生电还原降解反应，疏水性污染物如氯苯类物质发生还原脱氯反应降低毒性，提高可生物降解性；
④、阴极液泵出：通过泵将在阴极井收集的并经过电还原处理的污染物溶液泵出，进行后续的废水处理。
实施例1：六氯苯是一种典型的持久性有机污染物(POPs)，具有极低的水溶性(10-8mg/L)，很强的疏水性和生物毒性。取模拟六氯苯污染高岭土150g，六氯苯含量为50mg/Kg，配置含水率45％，装入反应装置(Φ4.5cm×8cm)中。阳极室(60mL)填充碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液(0.10mol/L，内含1％的β-环糊精)，阴极室(40mL)直接填充纯水，阴阳极均使用平板穿孔石墨电极，通直流电8V。处理10天后，经分析发现六氯苯浓度由阳极向阴极逐渐升高，而且总去除率达到32％，阴极的电还原脱氯反应使收集到的阴极液中的六氯苯浓度很低，如图2所示。C/C0代表处理后浓度同初始浓度之比，x/L为测试点距阴极距离除以反应器总长。
实施例2：取模拟六氯苯污染高岭土150g，六氯苯含量为50mg/Kg，配置含水率45％，装入反应装置(Φ4.5cm×8cm)中。阳极室(60mL)填充碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液(0.10mol/L，内含1％的Tween80)，阴极室(40mL)直接填充纯水，阴阳极均使用平板穿孔石墨电极，通直流电8V。处理10天后，经分析明显观察到六氯苯浓度由阳极向阴极逐渐升高，如图2所示。C/C0代表处理后浓度同初始浓度之比，x/L为测试点距阴极距离除以反应器总长。
Claims (1)
1、一种有机物污染土壤的修复方法，其步骤为：
①、电极设置：在待处理土壤中设置电极井，电极井中安装电极，电极平行对称放置，电极间距为1-10m；
②、冲洗液设置：在上述阳极井中填充溶有助溶剂的碱液，并通过泵同冲冼液储罐连通，使阳极井的液面高于处理土壤高度，阴极井填充水，阴、阳极井的容积与待处理土壤的体积比例均为1∶10-1∶100之间；阳极井容积与阴极井容积之比为5∶1-1∶1；所述碱液为碳酸钠-碳酸氢钠水溶液，磷酸钠-磷酸二氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液，其浓度为0.01-1mol/L；所述助溶剂为环糊精或Tween系列，助溶剂在冲冼液中的浓度为0.1-5％；
③、通电处理：通直流电场，处理土壤区域电位梯度设置为0.1-10V/cm，对污染区域进行修复处理；当阴极流出液体积不再增加时，或阴极流出液中污染物浓度达标控制标准时，停止通电；
④、阴极液泵出：通过泵将在阴极井收集的并经过电还原处理的污染物溶液泵出。
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