专利名称：电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及修复重金属土壤装置，特别涉及的是一种电动力吸附植物复合修
复重金属污染土壤装置。
背景技术：
土壤中的重金属污染源于采矿、冶炼、城市垃圾、化肥杂质和污水沉积物等，重金 属在土壤中的高富集直接影响谷物的产量并使其品质下降，即使重金属富集程度不高，亦 可能阻碍土壤中微生物群体的多样性和活力，从而严重影响作为营养循环和持续农业基础 的土壤的生物量和肥力。因此，去除土壤和水体中的重金属已经成为了人类亟须解决的问 题。 直接电动原位去除重金属由于在阳极和阴极上生成的H+和OH—使得阳极的pH降 至2以下，阴极pH升至12以上，H+和OH—分别在电场作用下向阴极和阳极迁移扩散影响整 个土壤体系的化学过程。氢离子有利于物质从土壤表面的解吸附和土壤中盐类物质的溶 解，并降低土壤电渗透系数和zeta电位，使得电渗流减弱；氢氧根离子迁移过程中会导致 金属离子的提前沉淀进而降低去除效率；一些两性金属的阳离子也可能在碱性环境下变为 酸根阴离子而改变迁移方向；沉淀的形成堵塞土壤空隙同时使得电压降的增加，能耗增加。 已有的研究结果表明，直接的原位去除方法由于不能很好地控制土壤体系PH的变化，处理 效率往往较低。pH变化影响土壤中离子的吸附与解吸、沉淀及溶解并影响电渗析速度，这会
对土壤中重金属的存在形态和迁移特征产生重大影响，因而如何控制土壤ra是土壤电动
修复的关键问题之一。
实用新型内容本实用新型克服了上述的缺点，而提供一种能够改变土壤中的氧化还原电位、pH
值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，并且提高土壤溶液中重金属的浓度，从而强
化植物的吸收和积累的电动吸附植物复合修复重金属污染土壤装置。 为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现 —种电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电
源，其特征在于，它还包括多孔介质隔板和多孔介质吸附材料，所述阳极区和阴极区内分别
装入阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；所述阳极区与阴极区的相对
面以及阴极区与阳极区的相对面上分别依次由里向外设置多孔介质隔板和多孔介质吸附
材料层，在两多孔介质吸附材料层之间形成用于修复栽种植物根系的重金属污染土壤的修
复区；所述阳极区和阴极区内的阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液分别通过多孔介质隔板与多
孔介质吸附材料相接触。 所述电源为极性可转换电源，使阳极区和阴极区的极性采用切换电场极性的方法 连接。 所述多孔介质隔板的孔隙为0. Olmm-lmm。[0009] 所述多孔介质吸附材料层为竹炭或活性炭。 本实用新型在电压动力作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变土 壤中的氧化还原电位、pH值等理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重 金属的浓度，从而强化植物的吸收、积累，使土壤中微生物群体的多样性和活力大大增加， 增加了作物的产量。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型修复重金属污染土壤的示意图。
具体实施方式为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。 参考
图1 :一种电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，它包括阳极区3、 阴极区4和电源5，它还包括多孔介质隔板1、la和多孔介质吸附材料2、2a，阳极区3和阴 极区4内分别装入阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，在阳极区3内插有阳极6，在阴极区4内 插有阴极7，阳极6和阴极7分别与电源5两极相接，电源5为极性可转换电源，使阳极区3 和阴极区4的极性采用切换电场极性的方法连接；在阳极区3与阴极区4的相对那个面11 上由里向外依次设置多孔介质隔板1和多孔介质吸附材料层2，在阴极区4与阳极区3的相 对那个面12上由里向外依次设置多孔介质隔板la和多孔介质吸附材料层2a，在多孔介质 吸附材料层2、2a之间形成用于修复栽种植物根系8的重金属污染土壤的修复区9 ;阳极区 3和阴极区4内的阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液分别通过多孔介质隔板l、la与多孔介质吸 附材料层2、2a相接触，多孔介质隔板1、la的孔隙为0. Olmm-lmm，多孔介质吸附材料层2、 2a为竹炭或活性炭。 本实用新型采用石墨分别作为阳极6和阴极7与电源5的两端相连接，置入阳极 区3和阴极区4内，在阳极区3及阴极区4内分别储存阳极缓冲液和阴极缓冲液，本实用新 型如
图1所示，由阳极区3到阴极区4，依次设置多孔介质隔板1、吸附金属的多孔介质吸附 材料层2、需处理的重金属污染土壤的修复区9、栽种植物根系8、吸附重金属的多孔介质吸 附材料层2a和多孔介质隔板la。 在电动力的作用下，土壤中的重金属离子由阴极区4向阳极区3迁移，使重金属离
子积聚在土壤表面和栽种植物根系附近以便修复，防止其进入土壤深处，采用多孔介质隔
板l、la进一步的防止了污染重金属离子扩散，为了防止阴极区4pH值上升和阳极区3pH值
下降，所以在阳极区3和阴极区4分别利用了阳极缓冲液和阴极缓冲液来进行循环调节。在
电动修复过程中会发生下列电极反应 阳极2H20-4e- — 02+4H+E0 = _1. 23V 阴极2H20+2e_ — H2+20H_E0 = _0. 83V 由于水的电解作用导致电极附近pH值发生变化，其中阳极6产生H+而使得阳极区 3呈现酸性(pH值可能降至2左右)，阴极7产生OH—而使得阴极区4呈现碱性(pH值可能 升至12左右)，同时带正电的H+向阴极区4运动，带负电的OH—向阳极区3运动，分别形成了酸性迁移带和碱性迁移带。 将本实用新型阳极区3和阴极区4插入受重金属污染的土壤或地下水区域，在电 动力的作用下，土壤中的重金属离子如铜离子Cu2+、锌离子Zn2+和砷离子As3+等重金属由阴 极区4向阳极区3迁移，在多孔介质吸附材料层2如竹碳吸附区，各重金属离子被吸附而去 除；采用多孔介质隔板l、la的作用是通过多孔介质隔板l、la，阳极缓冲稀溶液和阴极缓冲 稀溶液分别与多孔介质吸附材料层2、2a接触，调节多孔介质吸附材料层2、2a的pH值，防 止阴极区4pH值的上升和阳极区3pH值的下降，并可以隔离重金属离子吸附到电极上，所述 多孔介质隔板的孔隙大小为0. 01mm至1mm之间， 一般取0. 07mm为最佳。另外采用切换电 场极性的方法达到了调节土壤pH值的目的。在电动力的作用下，离子积聚在土壤表面和修 复植物根系附近以便修复。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电源，其特征在于，它还包括多孔介质隔板和多孔介质吸附材料，所述阳极区和阴极区内分别装置阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；所述阳极区与阴极区的相对面以及阴极区与阳极区的相对面上分别依次由里向外设置有多孔介质隔板和多孔介质吸附材料层，在两多孔介质吸附材料层之间形成用于修复栽种植物根系的重金属污染土壤的修复区。
2. 根据权利要求1所述的电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，其特征在 于，所述电源为极性可转换电源。
3. 根据权利要求1所述的电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，其特征在 于，所述多孔介质隔板的孔隙为0. Olmm-lmm。
4. 根据权利要求1所述的电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，其特征在 于，所述多孔介质吸附材料层为竹炭或活性炭。
专利摘要本实用新型公开了一种电动力吸附植物复合修复重金属污染土壤装置，它包括阳极区、阴极区和电源，它还包括多孔介质隔板和多孔介质吸附材料，阳极区和阴极区内分别装入阳极缓冲溶液和阴极缓冲溶液，并分别与电源两极相接；阳极区与阴极区的相对面以及阴极区与阳极区的相对面上分别由里向外依次设置多孔介质隔板和多孔介质吸附材料层，在两多孔介质吸附材料层之间形成用于修复栽种植物根系的重金属污染土壤的修复区。本实用新型在电压动力作用下，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重金属的浓度，从而强化植物的吸收、积累，使土壤中微生物群体的多样性和活力大大增加，增加了作物的产量。
文档编号B09C1/08GK201454978SQ20092007358
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者孙祯, 杨瑞, 陈威 申请人:上海海事大学