[发明专利]一种土壤电动力修复局部强化装置及其应用

说明书

本发明提供一种土壤电动力修复局部强化装置及其应用。本发明提供的土壤电动力修复局部强化装置包括外套层以及外套层包裹的两个腔体，所述两个腔体中分别填充浸有导电性溶液的海绵体和氢型阳离子交换树脂。在直流电场的作用下，上游的重金属离子逐渐富集在高导电带中，高导电带中的离子则迁移到氢型阳离子交换树脂带中，发生离子交换后，氢型阳离子交换树脂释放出H⁺，由于酸的释放，下游的土壤得到酸化，有效抑制下游土壤pH值的升高，从而有利于土壤中重金属离子的解吸，增强了电动力修复效果。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种土壤电动力修复局部强化装置及其应用。

背景技术

电动力修复是在被污染土壤的两端加上直流电极，实现去除污染物修复土壤的目的。基本机理是：土壤中水在电场的作用下发生电解反应，阳极产生氧气和氢离子，阴极产生氢气和氢氧根离子。阳极产生的H⁺在电场和浓度梯度的作用下，向土壤内部迁移和扩散，形成一个酸区。H⁺在迁移和扩散的过程中，解吸土壤吸附的重金属离子，并且与土壤中重金属氧化物、氢氧化物和碳酸盐等沉淀物反应，使土壤中沉淀形式的重金属污染物转化为离子态(具有电荷)后，在电场力的作用下，主要以离子迁移和电渗的方式朝阴极方向定向迁移，进入电极的工作液里，使得污染物从土壤中分离达到去除的效果。

土壤电动力修复中，目标重金属在电动力修复过程中在某一区域出现聚集，导致浓度升高，形成高浓度或相对高浓度带或点，称之为聚焦现象。聚焦现象产生的原因一般认为是由于重金属离子在迁移过程中与OH-离子或其他阴离子发生反应生成沉淀而逐渐富集，或是在离子浓度高的区域，土壤电压梯度小，当目标污染物离子迁移到该区域时，移动速率显著下降，造成局部富集。从土壤中目标重金属污染物浓度的角度看，聚焦带出现的位置与目标重金属污染物浓度的初始分布情况并无直接关系，这严重影响了土壤电动力修复的整体效果和电流效率，甚至可能导致整个土壤电动力修复工作失败。此外，聚焦带中目标重金属污染物的移动速度非常缓慢，远远低于在非聚焦带的移动速度，导致整个场地电动修复时间延长数倍、电耗也相应增加数倍。聚焦现象导致的实地修复效果、费用及时间的不稳定性是电动力土壤修复工程实际应用成败的主要原因之一。

申请号201110082498.7的中国专利公开了一种利用离子诱导电压阱捕集效应，在阴阳两极之间建造人工高电导土壤带以制造人工聚焦带，将上游的污染物截留在人工聚焦带内，下游的污染物仍然迁移进入电极工作液中去除，富集了污染物的人工聚焦带被挖掘出来采用异位法进行处理和处置。该方法虽然采用了人工聚焦去除重金属污染物，但是人工高电导性土壤增加了土壤中的离子含量，在修复过程中，这些离子大量进入下游待修复的土壤中，会使得人工高导电带下游土壤(高导电带释放出的离子，其迁移路径上的土壤)离子浓度升高，修复更加困难，此外，大量添加的离子引入到土壤中，将“淹没”土壤中的污染物离子，当外加电流不变时，使得作用于污染物离子上的有效电流量减少，修复效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤电动力修复局部强化装置及其应用。本发明提供的土壤电动力修复局部强化装置可以有效提高土壤电动力修复效率。

本发明提供了一种土壤电动力修复局部强化装置，包括外套层以及外套层包裹的第一腔体和第二腔体；所述第一腔体内填充浸有导电性溶液的海绵体，所述第二腔体内填充氢型阳离子交换树脂。

优选的，所述导电性溶液的电导率为污染土壤浸出液电导率的10～20倍。

优选的，所述氢型阳离子交换树脂为变色氢型阳离子交换树脂。

优选的，所述氢型阳离子交换树脂中分布有多孔有机玻璃管，所述有多孔有机玻璃管内填充有变色氢型阳离子交换树脂。

优选的，所述氢型阳离子交换树脂的交换容量为导电性溶液中阳离子电荷总量的1.5～2倍。