[发明专利]一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统

权利要求书

1.一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统，其特征在于：包括棉花种植区(1)、灌溉装置(2)、电源(3)、上置阳极(4)和下置阴极筒(5)；

所述的棉花种植区(1)设置在待修复土壤地块的上表面，棉花种植区充填的土壤由当地土壤、人畜粪便和粉碎的植物秸秆按体积比1:1:0.5混合制成，棉花种植区的厚度为80～100cm；

所述灌溉装置(2)设置在棉花种植区上部，灌溉装置包括若干水管、开关和水泵；

所述电源(3)为直流电源，电源(3)的正极通过导线与上置阳极(4)相连，负极通过导线与下置阴极筒(5)相连；

所述上置阳极(4)采用石墨或金属材料制成，上置阳极(4)的形状为圆柱形或长方体形状；上置阳极(4)的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定；上置阳极(4)工作时位于棉花种植区的底部；上置阳极(4)设有若干根，相互之间在空间呈平行状态；

所述下置阴极筒(5)包括外筒(5-1)、阴极棒(5-2)、无纺棉布(5-3)和棉花秸秆磁性炭(5-4)；下置阴极筒(5)的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定；下置阴极筒(5)工作时埋入土壤的深度根据实验确定；下置阴极筒(5)工作时水平放置并与上置阳极(4)在空间呈平行状态；下置阴极筒(5)设有若干根，相互之间在空间呈平行状态；

所述外筒(5-1)采用硬塑料或不锈钢材料制成，外筒的形状为圆柱形中空结构，圆柱形侧面设有若干孔洞；

所述阴极棒(5-2)设置在下置阴极筒的中心，阴极棒采用石墨或金属材料制成，阴极棒(5-2)与电源的负极连通；

所述无纺棉布(5-3)内衬在外筒的内壁，无纺棉布围成的圆柱形空间内填充棉花秸秆磁性炭(5-4)；

所述棉花秸秆磁性炭(5-4)的制作过程为：

①把棉花秸秆收割、晾晒；

②把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过60～100目筛；

③将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以250ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～700℃的恒温时间为2～3h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；

④把棉花秸秆炭和FeCl₃·6H₂O按质量1～2:10的比例混合、浸入到去离子水中，在温度30～50℃条件下搅拌、浸泡1～3小时，然后烘干、研磨；

⑤把研磨后的物品在氮气条件下和800～1200℃条件下热解60～90分钟；冷却至室温；研磨、过60～80目筛；

⑥把筛分后的物品用永久磁铁吸附，收集附着在永久磁铁上的物品，得到棉花秸秆磁性炭。

2.根据权利要求1所述的一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统，其特征在于：采用上述一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统进行土壤修复的步骤如下；

①在污染的土壤中开挖、安置下置阴极筒(5)，开挖的深度与土壤污染的深度相同；

②在污染的土壤上部安置若干上置阳极(4)，上置阳极(4)和下置阴极筒(5)在空间呈平行状态；

③填充棉花种植区(1)的土壤，安装灌溉装置(2)，棉花种植区种植棉花；

④土壤中的铅镉离子，在电场力的作用下向下置阴极筒(5)迁移，灌溉装置(2)对土壤进行灌溉，水流在重力的作用下流向下部，对污染土壤产生淋滤作用，加快土壤中的铅镉离子转移速度；

⑤下置阴极筒中的棉花秸秆磁性炭(5-4)对迁移过来的铅、镉离子进行吸附，棉花秸秆磁性炭(5-4)吸附饱和后需进行更换；

⑥土壤中的铅、镉离子，一方面在电场力和淋滤的作用下发生迁移至下置阴极筒(5)，被棉花秸秆磁性炭吸附，另一方面被棉花吸收，从而从土壤中去除；棉花及其秸秆用来焚烧发电。