电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置及其方法与流程

1.本发明涉及一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置及其方法，属于土壤修复领域。


背景技术：

2.有机氯农药是一种具有难降解性、高生物积累性、半挥发性和高毒性的持久有机污染物，目前已被大多数国家禁用，但其在土壤残留问题依然是急需解决的。此外，有机磷类、拟除虫菊酯类农药应用广泛，由于与土壤有较强的结合能力，极易在土壤中残留。土壤是农药实施的主要载体，其是生态系统重要的组成部分，土壤中农药可通过各种方式进行挥发和扩散，最终影响人体健康。随着生活水平的提高，人们越来越关注身心健康和食品安全，所以对土壤中农药的去除日益受到关注。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明提供电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的方法，电催化芬顿反应过程电压低，安全节能，氧化效率高。
4.具体的技术方案为：
5.电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置，包括多个电极室，多个电极室依次串联成处理装置；电极室内填充受污染土壤；
6.处理装置底部设有入口，入口与高压泵连接，用于向处理装置内导入含有芬顿试剂的淋洗液；顶部设有出口；
7.电极室包括阴极和阳极。
8.所述的阳极为不锈钢材料制成的阳极筛网，目数为50～200目。
9.所述的阴极材料为碳材料，为碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳布、碳毡中的一种。
10.电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的方法，采取所述的电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置，包括以下步骤：
11.根据污染情况将多个电极室串联形成处理装置，电极室内填充受污染土壤，含有芬顿试剂的淋洗液由高压泵从处理装置入口注射，经过设定的停留时间依次进入电极室，设定芬顿试剂浓度和电压条件，将污染物淋洗降解消除，土壤得到清洁修复。
12.视土壤污染程度，淋洗液与污染土壤质量比在范围0.5：1～10：1之间。
13.淋洗液在单个电极室内的停留时间：1～10min。
14.循环淋洗处理2～3次。
15.所述的芬顿试剂中fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5～1：2。
16.电极室电压条件范围1
‑
9v。
17.本发明采用电化学催化芬顿氧化过程，可以提高芬顿氧化效率，利用电化学和芬顿两项技术耦合形成新的修复技术工艺。
附图说明
18.图1为本发明的装置结构示意图；
19.图2为本发明的方法示意图。
具体实施方式
20.结合附图说明本发明的具体技术方案。
21.如图1所示，一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置，包括多个电极室1，多个电极室1依次串联成处理装置；电极室1内填充受污染土壤；
22.处理装置底部设有入口4，入口4与高压泵连接，用于向处理装置内导入含有芬顿试剂的淋洗液；顶部设有出口5；
23.电极室1包括阴极3和阳极2，所述的阳极2在下方，阴阳极位置可以调换，阳极2为不锈钢材料制成的阳极筛网，目数为50～200目；所述的阴极3在上方，阴极3材料为碳材料，包括，碳纳米管、石墨烯、碳纤维、碳布、碳毡。
24.处理方法，如图2所示，根据污染情况阴阳电极室1多级串联，电极室1内填充受污染土壤，含有芬顿试剂的淋洗液由高压泵从入口4注射，经过特定的停留时间依次进入电极室1，在一定的芬顿试剂浓度和电压条件下，将污染物淋洗降解消除，土壤得到清洁修复。
25.污染物被淋洗出来后经阴极3和阳极2材料表面时发生催化降解，根据污染物的不同电极可采用不同材料，以实现最佳的催化降解效率。同时，阴极3和阳极2的布置形式可根据具体污染物的特性进行调整，淋洗液可由阴极3至阳极2流动，亦可反之。
26.实施例一：
27.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
28.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
29.调整电极电压为+2.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为1min；
30.保持药剂循环流动处理15min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到72％。
31.实施例二：
32.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
33.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
34.调整电极电压为+3.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：3的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
35.保持药剂循环流动处理21min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到85％。
36.实施例三：
37.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是
按以下步骤完成的：
38.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
39.调整电极电压为+6.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：4的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
40.保持药剂循环流动处理15min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到83％。
41.实施例四：
42.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
43.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
44.调整电极电压为+8.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
45.保持药剂循环流动处理3min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到94％。
46.实施例五：
47.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
48.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
49.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：2的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为2min；
50.保持药剂循环流动处理10min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到86％。
51.实施例六：
52.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
53.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
54.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：2的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为5min；
55.保持药剂循环流动处理30min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到89％。
56.实施例七：
57.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
58.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入2组阴极3和阳极2串联形成的3个对电极室1中；
59.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为5min；
60.保持药剂循环流动处理30min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到95％。
61.实施例八：
62.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
63.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
64.调整电极电压为+2.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为10min；
65.保持药剂循环流动处理50min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到84％。
66.实施例九：
67.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
68.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
69.调整电极电压为+3.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：3的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
70.保持药剂循环流动处理21min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到89％。
71.实施例十：
72.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
73.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
74.调整电极电压为+6.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe2+与h2o2摩尔浓度比1：4的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
75.保持药剂循环流动处理15min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到85％。
76.实施例十一：
77.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
78.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
79.调整电极电压为+8.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为3min；
80.保持药剂循环流动处理9min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到
95％。
81.实施例十二：
82.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
83.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
84.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：2的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为2min；
85.保持药剂循环流动处理8min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到81％。
86.实施例十三：
87.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
88.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
89.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：3的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为5min；
90.保持药剂循环流动处理30min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到89％。
91.实施例十四：
92.本实施方式是一种电催化芬顿氧化异位处理农药污染土壤的装置与方法，具体是按以下步骤完成的：
93.15g待处理浓度为有机农药污染的土壤等量置入3组阴极3和阳极2串联形成的5个对电极室1中；
94.调整电极电压为+9.0v，用蠕动泵向处理系统内注入fe
2+
与h2o2摩尔浓度比1：5的芬顿试剂溶液，调整流速，使得溶液在单个电极室1中停留时间为5min；
95.保持药剂循环流动处理30min，即完成受污染土壤的处理，有机农药去除率达到99％。