JP2003104915A - 分解装置及び分解方法 - Google Patents
分解装置及び分解方法Info
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Abstract
く、また高い分解効率を維持することができる有害物の
分解・除去装置及び方法を提供する。 【解決手段】 有機塩素化合物は、分解対象物供給手段
1からガス吸収塔2内に導かれる。吸収塔2は、吸収液
が貯蔵される吸収液貯蔵槽3を備え、気液接触部4が内
蔵されている。貯蔵槽3には吸収液8が貯蔵され、貯蔵
槽3内には電極9が対向配置される。貯蔵槽3内の吸収
液8は循環パイプ11を通じて循環ポンプ12により揚
程されて気液接触部4の上部に散布される。
Description
ト状に存在する有機塩素化合物等の有害物(汚染物質)
の分解・除去に好適な有害物の分解・除去装置及び方
法、並びに物質の分解装置及び分解方法に関する。
ては、機械等の洗浄に用いられる有機塩素化合物が土壌
を汚染している例がしばしば見られる。このような有機
塩素化合物は、化学的に安定しているため、汚染土壌の
処理が近年問題になってきている。
法としては、焼却、熱分解、光分解、酸化分解、還元分
解、触媒、あるいは微生物分解等の方法が知られてい
る。この他の分解・除去方法として、電気分解法が開発
されている(特公平5−1078号公報)。電気分解法
は、有機塩素化合物を含有した汚染水に通電することに
より、電極表面を酸化または還元状態に変化させ、汚染
物質を酸化還元反応により分解し、無害化する技術であ
る。
従来の電気分解法にあっては、汚染土壌から抽出したガ
ス状ないしはミスト状の有機塩素化合物に電極を挿入し
て通電することができない。このため、ガス状ないしは
ミスト状の有機塩素化合物を、液相に吸収したのち液相
に通電して電気分解処理する方法があるが、有機塩素化
合物を吸収した後の液相を別途処理する必要があった。
量当たりの電気分解効率が高いことが知られているが、
有機塩素化合物を吸収した液相を電気分解すると、分解
処理を続けるとともに濃度が減少し、単位時間当たりの
分解効率が減少するといった課題があった。
り、有機塩素化合物等の有害物を吸収した液相を別途処
理することなく、また高い分解効率を維持することがで
きる有害物の分解・除去装置及び方法、並びに物質の分
解装置及び分解方法を提供するものである。
は、分解対象物を貯蔵する貯蔵槽と、前記分解対象物を
前記貯蔵槽に供給する分解対象物供給手段と、前記貯蔵
槽内の前記分解対象物を前記貯蔵槽から揚程し、再び貯
蔵槽内に循環させる連結管と、前記分解対象物を分解す
るための分解手段と、前記分解対象物を分解することに
よって生じる分解物を搬送して収納する収納部と、を備
えることを特徴とする。
けられていることを特徴としてもよい。
に設けられていることを特徴としてもよい。
に備えられた分解槽内に存在することを特徴としてもよ
い。
し、前記貯蔵槽内に循環させた前記分解対象物を含む液
体と、前記分解対象物供給手段から供給された前記分解
対象物を含む気体とを気液接触させるための気液接触部
を、前記貯蔵槽内に備えることを特徴としてもよい。
解時に前記液体で満たされていることを特徴としてもよ
い。
正負電極であることを特徴としてもよい。
って、液体の流れと直交するように配置されていること
を特徴としてもよい。これは、各々の電極線または電極
面に下ろした共通垂線が、液体の流れの方向に平行であ
ることをいう。ここでは、「直交」「平行」は「完全な
直交」「完全な平行」でなくても良い。
って、液体の流れに沿って配置されていることを特徴と
してもよい。これは、各々の電極線または電極面に下ろ
した共通垂線が、液体の流れの方向に垂直であることい
う。ここでもまた、「垂直」というのは、「完全な垂
直」でなくても良い。
あることを特徴としてもよい。
解装置のいずれかを用いて行う分解方法であって、分解
対象物を前記貯蔵槽に供給する工程と、前記貯蔵槽内の
前記分解対象物を前記貯蔵槽から揚程し、再び貯蔵槽内
に循環させる工程と、前記分解対象物を分解する工程
と、前記分解対象物を分解することによって生じる分解
物を搬送して収納する工程と、を含むことを特徴とする
分解方法としてもよい。
分解することを特徴としてもよい。
貯蔵槽内に循環させるまでの間に、前記分解対象物を分
解することを特徴としてもよい。
象物を液体と接触させて前記液体中に取り込ませるため
の内部空間を有する接触部と、前記液体中に取り込まれ
た前記分解対象物を前記内部空間とは異なる位置に前記
液体とともに導出するための流路と、前記流路中に外気
と遮断された状態で位置し、導出した前記分解対象物を
分解するための分解手段と、前記分解手段により前記分
解対象物が分解されてできた生成物を含む液体を前記接
触部へ導入する手段とを備え、前記分解手段は、前記流
路中を流れる前記分解対象物と接触して電気分解する板
状の電極を備え、前記電極の表面は、前記流路を流れる
液体の進行方向と異なる角度で前記分解手段内に位置す
ることを特徴とする分解装置としてもよい。
方向に対して垂直であることを特徴としてもよい。
が分解されてできた生成物を外気から遮断した状態で別
に用意した媒体に取り込ませる手段を更に有することを
特徴としてもよい。
徴としてもよい。
徴としてもよい。
であることを特徴としてもよい。
酢酸、ジクロロ酢酸及びトリクロロ酢酸の少なくとも一
つであることを特徴としてもよい。
徴としてもよい。
の分解対象物と液体とを接触させて前記液体中に前記分
解対象物を取り込ませる工程と、前記分解対象物を含む
液体を所定の方向に移動させて板状の電極の表面と接触
させながら電気分解する工程とを備え、前記電極の表面
は、前記所定の方向と異なる角度に位置することを特徴
とする分解方法としてもよい。
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1
は、本発明に係る第一の実施の形態による有害物として
の有機塩素化合物(物質)の分解・除去装置及び方法を
示すものである。
有機塩素化合物は、分解対象物供給手段1により、所定
流速で気液接触型ガス吸収塔2内に導かれる。吸収塔2
は、例えば図示するように、密閉式の中空シェル構造物
であり、下部に吸収液が貯蔵される吸収液貯蔵槽3を備
え、中間部には空隙率が大きくガス流に対する抵抗が少
ない充てん物からなる気液接触部4が内蔵され、気液接
触部4の上部は吸収液を散布するための散布室5となっ
ている。散布室5の上部は、排気管6を通じて二次処理
設備としての吸収塔7に接続されている。
素化合物としては、例えば、ジクロロメタン、四塩化炭
素、1.2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエチレ
ン、シス−1.2−ジクロロエチレン、1.1.1−ト
リクロロエタン、1.1.2−トリクロロエタン、トリ
クロロエチレン、テトラクロロエチレン、1.3−ジク
ロロプロペン、ダイオキシン(テトラクロロジベンゾー
ルパラジオキシン)、テトラクロロエチレン等の有害物
質があり、例えば工場跡地等において、汚染された土壌
に多く見られる。
は、上記の有害物に加え、上記の有害物の分解生成物も
含むものである。例えば、クロロエチレン系物質を光分
解したときに生じることが知られているトリクロロ酢
酸、ジクロロ酢酸、モノクロロ酢酸などのハロ酢酸の除
去及び分解に本発明を用いることができる。
ジクロロ酢酸が生成する。ジクロロ酢酸は常温では液体
ではあるが、トリクロロエチレン汚染ガスが連続的に送
られ光分解処理がおこなわれる系などでは、分解生成物
は処理ガスの流れの中にミスト状態で存在する。
される分解対象となる有害物は汚染土壌から抽出した有
害物、汚染地下水、汚染水の曝気して得られた有害物、
活性炭に吸着した有害物が熱などにより放出された有害
物、工場・化学プロセスの排ガス中の有害物などに用い
ることができる。
えば塩化ナトリウムのごとき電解質水溶液である吸収液
8が貯蔵されるとともに、吸収液中に下部が浸漬される
一対の正負電極9が対向配置され、それぞれの電極9に
整流器10で直流変換された電流が印加されることで、
吸収液8が電気分解され、その酸化還元反応によって単
離された塩素ガスその他の副成ガスが、気液接触部4、
散布室5および排気管6を通じて吸収塔7側に移動し、
ここで塩素ガスの吸収などの二次処理が連続的になされ
る。正負電極9および整流器10は電気分解手段を構成
している。
解対象物供給手段1から供給される有機塩素化合物を含
む気体の流速や、有機塩素化合物の濃度等に応じて整流
器10により調整される。有機塩素化合物の濃度を測る
手段としては、例えば、土壌から汚染物質を吸収したと
き計測した濃度から見積もる方法や吸収塔2内にセンサ
ーを設けることが考えられる。
(連結管)を通じて該パイプ11中に配置された循環ポ
ンプ12により揚程されて気液接触部4の上部に吐出手
段13から散布され、気液接触部4を流下しつつ分解対
象物供給手段1から流入する気体中から有機塩素化合物
を捕捉(吸収液中に有機塩素化合物を投入)しながら電
解液槽3内に流下し、循環パイプ11を通じて気液接触
部4上に循環されるサイクルを繰返す。
つものが好ましい。例えば、ラビリンス(迷路)構造を
有する充填物(商品名:トライ・バックス;巴工業
(株)製)等を用いる。気液接触部4の下方から導入さ
れる有機塩素化合物を含有したガスは、分解対象供給手
段1から流入する気体により押し出され上方の排気管6
に向かう一方、気液接触部4の上部に吸収液8が散布さ
れることにより、その内部を分散されながら吸収液8が
滴下することで、吸収液8と有機塩素化合物含有ガスと
が気液接触する。導入されるガス中の有機塩素化合物
は、溶液中に取り込まれやすい性質を有するため、吸収
液8中に溶解しつつ、該有機塩素化合物を吸収した吸収
液8が貯蔵槽3に流下する。気液接触部4において、吸
収液に有機塩素化合物を接触させるのは、有機塩素化合
物を含有するガスを導入する際に小さなエネルギーで導
入できることや、気液接触の時間を長く保つことができ
る効果があるからである。
るガスは、水素、酸素と、塩素、二酸化炭素ガス 、メ
タンガスなどであり、これらは連続的に排気管6を通じ
て吸収塔7側に排出されるため、吸収塔2内でのガス蓄
積はない。発生するガスは、水に取り込まれにくいた
め、再び気液接触部4で吸収液8に吸収されることはな
いと考えられる。また、吸収液8が気液接触部4の上部
に散水部5にて散水されることにより、発生する熱をに
がすことができる。さらに、循環パイプ11内の吸収液
8は、循環ポンプ12により強制的に循環されるため、
循環パイプ11内でのガス蓄積もない。一方、吸収塔2
には、ガスを取り込むための媒体が存在する。媒体と
は、例えば、液体状または吸着剤である。
いは電気分解後の有機塩素化合物を吸収した溶液すべて
を循環させていて気液接触型ガス吸収塔2から系外に排
出していないため、その処理が実質的に不要である。
ている系内で行われるため分解工程において生じる有害
物質が外部に放出されることがなく安全である。労働安
全衛生法によると、作業場の環境管理など、空気中の塩
素許容濃度は、0.5ppmと定められている。
速で分解対象物供給手段1から気液接触型ガス吸収塔2
内に導かれつつ、電気分解される貯蔵槽3内の吸収液8
は、循環ポンプ12により循環されているので、有機塩
素化合物の吸収と電気分解とを連続的かつ同時におこな
うことができる。つまり、ガス吸収塔2内に導入される
有機塩素化合物含有ガス流量とそのガス中の有機塩素化
合物濃度とを用いて、投入電流量を設定すれば、吸収液
中の有機塩素化合物を高濃度に保ちながら、換言すれ
ば、その濃度が高いまま保持され、その結果、整流器1
0から給電される単位電流量当たりの電気分解効率が常
時高いものとなる。このときのガス吸収塔2内に導入さ
れる有機塩素化合物含有ガス流量とそのガス中の有機塩
素化合物濃度と投入電流量との関係は、例えば、ガス吸
収塔2内に導入される有機塩素化合物含有ガス流量とそ
のガス中の有機塩素化合物濃度とを例えばセンサーを用
いて計測し、それらと投入電流量との関係を示す実験テ
ーブルデータを作成し、そのデータを基に投入電流量を
設定する。
・除去装置を示すもので、気液接触型ガス吸収塔2の貯
蔵槽3’から正負電極9が除去される一方、循環パイプ
11の途中には、電気分解槽20を設けて、電気分解槽
20内に一対の正負電極9を設ける。ここでは、正負電
極9は板状であり、相対する電極面の共通垂線が循環パ
イプ11中を流れる液体の流れの方向と平行に、即ち電
極面が液体の流れと垂直に、配置される。この時、電極
面が液体の流れを遮断しないように、電極面には液体が
通る穴を開けておく。その他の構成は、第一の実施の形
態と同様であり、この実施の形態においても、第一の実
施の形態と同様の作用効果が得られる。
に分解対象物が分解されなくてもよく、そのため送液ス
ピードを上げることができるのだが、特に第二実施形態
では、その流速で、電極の表面を洗い、電極表面の気泡
を取り除くことができると同時に、電気分解で発熱した
電極の熱を冷ますことができる。これに対し、吸収液8
を循環させないタイプの装置は、電気分解でほぼ完全に
分解対象物を分解しなければならず、多くのエネルギー
を必要としたり、送液スピードを遅らせなければならな
かったりする。
貯蔵槽3が別個に設けられている。電気分解のための正
負電極9等のメインテナンスを必要とするものは、より
単純な構造の電気分解槽20に設けられているため、電
気分解槽20だけを循環パイプ11の部分から取り外す
ことにより、容易に電極9などのメインテナンスを行う
ことができる。
・除去装置を示すもので、電気分解槽20ではなく、循
環パイプ11内に直接一対の正負電極9を設ける点が異
なる。正負電極9の電極板は、その面の共通垂線が吸収
液8の流れの方向と垂直になるように、即ち電極面が吸
収液8の流れの方向に平行になるように配置されてい
る。その他の構成は、第一の実施の形態と同様であり、
この実施の形態においても、第二実施形態と同様の作用
効果が得られる。
れるものではなく、例えば、第一の実施の形態における
ように貯蔵槽3にさらに電極を配置するとともに、また
は図5に示すように、これに代えて、気液接触部4に一
対の正負電極9を設けることもできる(第四の実施の形
態)。また、第二の実施の形態において電気分解槽20
を設けるとともに、循環パイプ内に一対の正負電極9を
設けることもできる。第一ないしは第二の実施の形態に
おいて、正負電極9は、そのいずれかを、気液接触型ガ
ス吸収塔2のシェルまたは循環パイプ11に接続して構
成することもできる。さらに、第一の実施の形態と第二
の実施の形態の構成を併せ持っていてもよいし、この段
落に記載した変形例の構成を併せ持ったものとしてもよ
い。さらに、どの実施の形態においても、正負電極板
は、吸収液8の流れに平行でも垂直でも構わない。それ
以外にも、例えば、正負電極9は、電極線で構成されて
いても構わないし、循環パイプ11の内壁に沿って負の
電極板が張り巡らされ、パイプ11の中央に同軸で円柱
状の正の電極柱が設けられても構わない。
気分解されて発生したガスの一部もしくは全部は、循環
パイプ11内の吸収液体中から吐出手段13によりガス
分離室5(空間)中に吐出される。このとき、分解によ
り発生したガス(気化された分解物)の多くは排気管6
を通じて排出される。吸収液体中にある未分解の分解対
象物質はそのまま液体中に留まり、再び電気分解に供さ
れる。即ち、分解すべき物質を液体中で分解し、気化さ
れた分解物を含む液体を得るとともに、気化された分解
物を含む液体を空間中に吐出し、気化された分解物と液
体部分との分離をおこなっている。
ス吸収塔2を採用したが、気液接触部4を設けることな
く、またはこれと共に、貯蔵槽3内に貯蔵される吸収液
8中に、有機塩素化合物含有ガスの導入パイプを挿入す
ることにより、有機塩素化合物を吸収液8に直接吸収さ
せる構成とすることもできる。
有機塩素化合物を例示したが、本発明において分解処理
することができる物質は、これに限られるものではな
く、上述したもののほか、酸化還元反応に関与しうるも
の等はすべて含まれる。
化合物がジクロロ酢酸(DCA)である場合について、
その測定条件と、有機塩素化合物吸収速度と分解量の関
係について、以下の濃度予測を理論式に基づき行った。
CAを吸収させた場合、Tsec後の溶液中DCA濃度
は以下の式で示される。 C(T)=(DT/V)+C(0) ……(1)
の分解量Rμg/cは、実験(3.5Lデシケーター、
Cl濃度0.1%)から以下の関係式が成立した。 R=0.032×{C(T)×10−3}0.88 ……(2) 近似を行うと、 R=6.14x10−3×(C(T)×10−3) ……(3) dTsecの間の分解量は、R×dE=R×I(電流一
定)×dTなので、以下の式となる。 分解量=6.14×10−6×C(T)×I×dT ……(4) dTsecの間のDCA発生量はD×dTなので、dT
の間の濃度変化dCは以下の式で表すことができる。 dC=(DdT/V)−(6.14×10−6×C(T)×dT)/V dC/dT=D/V−(6.14×10−6×C(T)×I)/V……(5) ここで、D/V=a、(6.14×10−6×I)/V
=bとすると、 dC/dT=a−bC(T)=b((a/b)−C(T)) =−b(C(T)−(a/b)) d(C(T)−(a/b))/dT=dC(T)/dT−(d(a/b)) /dT=−b(C(T)−(a/b)) d(C(T)−(a/b))/((C(T)−(a/b))=−bdT 両辺をTで積分すると、 log(C(T)−(a/b))=−bT+K 但
し、K:定数 C(T)−(a/b)=e−bT+K=K1e−bT
但し、K1:定数 よって、C(T)=(a/b)+K1e−bTとなる。
ここで、初期濃度(T=0)はC(0)なので、 K1=C(0)−(a/b) C(T)=(a/b)+(C(0)−(a/b))e−bT ……(6) なお、T→∞のとき、C(∞)=(a/b)=D/(6.
14×10−6×I)に収束する。
験をしたところ、次の結果が得られた。 1.実験条件 分解対象物質:空気中のミスト状、ガス状ジクロロ酢酸(DCA) 吸収速度 :約15μg/sec(多少の変動有り) 吸収液量 :3L 吸収液中の塩素濃度:0.1% 初期濃度 :吸収液中のDCA初期濃度(通電前濃度約1000mg/L) 通電条件 :直流電流2A、電圧20V 電極形状 :白金電極、板状(50cm2)、電極間距離3cm 装置構成 :吸収塔内に電極を挿入した構成(図1参照)
液中のDCA濃度が増加し、蓄積しているが、通電を行
うとDCA濃度は常時一定となった。また、図1に対応
する排気管6からの排気気体中にDCAは認められなか
った。
明による分解対象物の分解装置及び分解方法によれば、
分解対象物である有機塩素化合物を取り込んだ溶液を、
高い分解効率を維持したまま連続処理することができ
る。
の説明図である。
ある。
ある。
場合とを比較するグラフである。
の説明図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 分解対象物を貯蔵するための貯蔵槽と、 前記分解対象物を前記貯蔵槽に供給する分解対象物供給
手段と、 前記貯蔵槽内の前記分解対象物を前記貯蔵槽から揚程
し、再び貯蔵槽内に循環させる連結管と、 前記分解対象物を分解するための分解手段と、 前記分解対象物を分解することによって生じる分解物を
搬送して収納する収納部と、 を備えることを特徴とする分解装置。 - 【請求項2】 前記分解手段が、前記貯蔵槽内に設けら
れていることを特徴とする請求項1に記載の分解装置。 - 【請求項3】 前記分解手段が、前記連結管の途中に設
けられていることを特徴とする請求項1に記載の分解装
置。 - 【請求項4】 前記分解手段は、前記連結管の途中に備
えられた分解槽内に存在することを特徴とする請求項1
に記載の分解装置。 - 【請求項5】前記連結管が前記貯蔵槽から揚程し、前記
貯蔵槽内に循環させた前記分解対象物を含む液体と、前
記分解対象物供給手段から供給された前記分解対象物を
含む気体とを気液接触させるための気液接触部を、前記
貯蔵槽内に備えることを特徴とする請求項1から4のい
ずれかに記載の分解装置。 - 【請求項6】 前記連結管は、前期分解対象物の分解時
に前記液体で満たされていることを特徴とする請求項5
に記載の分解装置。 - 【請求項7】 前記分解手段が、電気分解のための正負
電極であることを特徴とする請求項6に記載の分解装
置。 - 【請求項8】 前記正負電極が線状または板状であっ
て、液体の流れと直交するように配置されていることを
特徴とする請求項7に記載の分解装置。 - 【請求項9】 前記正負電極が線状または板状であっ
て、液体の流れに沿って配置されていることを特徴とす
る請求項7に記載の分解装置。 - 【請求項10】 前記分解対象物が有機塩素化合物であ
ることを特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の
分解装置。 - 【請求項11】 請求項1ないし10のいずれかに記載
の分解装置を用いて分解対象物の分解を行う方法であっ
て、 分解対象物を前記貯蔵槽に供給する工程と、 前記貯蔵槽内の前記分解対象物を前記貯蔵槽から揚程
し、再び貯蔵槽内に循環させる工程と、 前記分解対象物を分解する工程と、 前記分解対象物を分解することによって生じる分解物を
搬送して収納する工程と、 を含むことを特徴とする分解方法。 - 【請求項12】 前記貯蔵槽内で、前記分解対象物を分
解することを特徴とする請求項11に記載の分解方法。 - 【請求項13】 前記貯蔵槽から揚程してから、再び貯
蔵槽内に循環させるまでの間に、前記分解対象物を分解
することを特徴とする請求項11に記載の分解方法。 - 【請求項14】 分解対象物を液体と接触させて前記液
体中に取り込ませるための内部空間を有する接触部と、 前記液体中に取り込まれた前記分解対象物を前記内部空
間とは異なる位置に前記液体とともに導出するための流
路と、 前記流路中に外気と遮断された状態で位置し、導出した
前記分解対象物を分解するための分解手段と、 前記分解手段により前記分解対象物が分解されてできた
生成物を含む液体を前記接触部へ導入する手段とを備
え、 前記分解手段は、前記流路中を流れる前記分解対象物と
接触して電気分解する板状の電極を備え、 前記電極の表面は、前記流路を流れる液体の進行方向と
異なる角度で前記分解手段内に位置することを特徴とす
る分解対象物の分解装置。 - 【請求項15】 前記異なる角度は、前記液体の進行方
向に対して垂直であることを特徴とする請求項14記載
の分解対象物の分解装置。 - 【請求項16】 前記分解手段により前記分解対象物が
分解されてできた生成物を外気から遮断した状態で別に
用意した媒体に取り込ませる手段を更に有することを特
徴とする請求項14または15記載の分解対象物の分解
装置。 - 【請求項17】 前記媒体は、液状体であることを特徴
とする請求項16記載の分解対象物の分解装置。 - 【請求項18】 前記媒体は、吸着剤であることを特徴
とする請求項16記載の分解対象物の分解装置。 - 【請求項19】 前記分解対象物は、有機塩素化合物で
あることを特徴とする請求項14乃至18のいずれかに
記載の分解対象物の分解装置。 - 【請求項20】 前記有機塩素化合物は、モノクロロ酢
酸、ジクロロ酢酸及びトリクロロ酢酸の少なくとも一つ
であることを特徴とする請求項19記載の分解対象物の
分解装置。 - 【請求項21】 前記生成物は、塩素であることを特徴
とする請求項14乃至20のいずれかに記載の分解対象
物の分解装置。 - 【請求項22】 気体状の分解対象物と液体とを接触さ
せて前記液体中に前記分解対象物を取り込ませる工程
と、 前記分解対象物を含む液体を所定の方向に移動させて板
状の電極の表面と接触させながら電気分解する工程とを
備え、 前記電極の表面は、前記所定の方向と異なる角度に位置
することを特徴とする分解対象物の分解方法。
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JP2001227673 | 2001-07-27 | ||
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Cited By (2)
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CN110508606A (zh) * | 2018-05-21 | 2019-11-29 | 苏州鼎德电环保科技有限公司 | 一种受污染土壤的修复装置和修复方法 |
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