[实用新型]一种可去除土壤中重金属阳离子的双极膜电解槽

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种环境污染治理设备技术领域，特别涉及一种可去除土壤中重金属阳离子的双极膜电解槽。

背景技术

土壤重金属污染由于具有隐蔽性、长期性和不可逆转性已成为全球性的棘手环境问题。我国重金属污染耕地面积约有2500hm²，每年导致粮食减产1000多万吨，污染粮食1200多万吨，经济损失200多亿元。美国《移民与难民研究》杂志报告，来自中国大陆移民血液中铅、镉、汞等重金属含量高于其他地区移民，其中铅高出44％。对重金属污染土壤的治理，现在已越来越受到人们的广泛重视，为此，世界各国开展了众多的试验研究工作。

目前，国内外处理土壤重金属污染的方法主要有：1)客土法：将非污染土壤置换污染土壤，该方法需要大量的人力、物力与财力，土壤恢复需较长时间,置换出来的土壤存在二次污染问题。2)淋洗法：一般用酸淋洗，需要大量的酸溶液，从而会产生大量的污水，且容易造成地下水的污染。3)电动化学法：重金属在外加电场作用下,迁移至电极附近,再通过其它方法去除，能耗较大。4)植物修复法：植株小,处理速度慢,植株高大对重金属耐受力差。5)微生物修复法：时效慢，培养条件苛刻，微生物难成活。单一技术都有其局限性，无法在实际应用中加以推广。

双极膜是一种新型的离子交换复合膜，利用双极膜技术修复重金属污染的土壤，具有电流效率和电槽空间利用率高、电极表面副反应少、能耗低、无需外加大量酸溶液、不产生二次污染等优点。双极膜技术去除土壤中重金属阳离子的基本原理是双极膜在直流电场作用下，中间界面层中水发生解离，源源不断生成氢离子(故无需外加酸溶液，不会产生大量污水)，氢离子透过双极膜的阳膜层进入土壤室中把土壤中的重金属阳离子洗脱出来，被洗脱出来的重金属阳离子在电场作用下，进入水室。同时，双极膜中间界面层水解离产生的氢氧根离子(在单个土壤室时氢氧根离子由阴极产生)，在电场作用下透过双极膜阴膜层进入水室，与进入水室的重金属阳离子反应，产生沉淀而去除，从而不造成二次污染。重金属阳离子在氢离子洗脱和电场作用下易于洗脱、迁移而从土壤中去除。应用双极膜技术去除土壤中重金属的方法是将酸淋洗和电动化学法有机地结合起来，兼具二者优点，克服其缺点。本实用新型还可用于污泥、矿渣等固体废弃物中金属阳离子的去除方面。

发明内容

本实用新型提供一种安全有效的应用双极膜技术去除土壤中重金属阳离子的双极膜电解槽。该电解槽利用双极膜技术，将酸淋洗法与电动化学法有机结合起来，去除土壤中重金属阳离子，处理后的土壤重金属阳离子含量大幅减少，且不产生二次污染。

本实用新型所涉及的双极膜电解槽，为长方体槽状结构，电解槽内由阳极、阴离子交换膜和阴极依序排列而成，并自然分隔为阳极室和阴极室，阳极和阴极分别与直流电源的正负两极相连接，其特征是在阳极和阴离子交换膜之间设置有多个由双极膜和阳离子交换膜构成的土壤处理单元，由此将电解槽分隔为阳极室、土壤处理室、水室、阴极室，双极膜和阳离子交换膜之间为土壤处理室。

所述的双极膜，是特种离子交换膜，它是由阳膜层和阴膜层复合制成的阴、阳离子复合膜。

所述的双极膜，在面向土壤处理室的侧面还设置有微孔陶瓷板。

所述的阳离子交换膜，在面向土壤处理室的侧面还设置有微孔陶瓷板。

所述的多个由双极膜和阳离子交换膜构成的土壤处理单元，理论上可以无限个串联而成，考虑到配套成本以及电流电压的因素，本实用新型所述的多个是指1～6个。

上述的电解槽中的双极膜在直流电场作用下，中间界面层中水发生解离，生成的氢离子透过双极膜阳膜层进入土壤室中，把土壤中的重金属阳离子洗脱出来，被洗脱出来的重金属阳离子在电场作用下，进入水室，与双极膜中间界面层产生并迁移到水室与阴极产生的氢氧根离子反应，产生沉淀而去除。

本实用新型具有的优点和积极效果是：1、双极膜在直流电场作用下，中间界面层中水发生解离而产生氢离子，无需外加酸，节约了成本，减少污水的产生。2、被洗脱出来的重金属阳离子在氢离子洗脱和电场作用下易于洗脱、迁移而从土壤中去除。3、进入水室的重金属阳离子能够与双极膜中间界面层中水解离产生(或阴极产生)的氢氧根离子反应，产生沉淀而去除，不造成二次污染。4、可串联，从而提高了电流效率和电槽空间利用率、减少电极表面副反应发生、降低能耗和成本。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种可去除土壤中重金属阳离子的双极膜电解槽结构示意图。

图2是本实用新型所述的设置多个土壤处理单元的一种可去除土壤中重金属阳离子的双极膜电解槽结构示意图。