[发明专利]一种复合重金属污染土壤的电动修复装置及修复方法

权利要求书

1.一种复合重金属污染土壤的电动修复装置，其特征在于：包括直流电源(1)、阳极电解室(2)、修复室(3)、阴极电解室(4)和两根氧化石墨烯-不锈钢电极(5)；

阳极电解室(2)和阴极电解室(4)分别位于修复室(3)的左侧和右侧，阳极电解室(2)的右侧与修复室(3)的左侧之间垂直设置有第一有机玻璃板(6)，阴极电解室(4)的左侧与修复室(3)的右侧之间垂直设置有第二有机玻璃板(7)；

两根氧化石墨烯-不锈钢电极(5)分别设置在阳极电解室(2)和阴极电解室(4)内部，直流电源(1)的正极和负极分别通过导线与阳极电解室(2)内的氧化石墨烯-不锈钢电极(5)和阴极电解室(4)内的氧化石墨烯-不锈钢电极(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种复合重金属污染土壤的电动修复装置，其特征在于：修复室(3)内设有两个结构相同的第一电解室(S2)和第二电解室(S4)，第一电解室(S2)和第二电解室(S4)沿左右方向间隔布置并将修复室(1)内部分隔为第一土壤室(S1)、第二土壤室(S3)和第三土壤室(S5)。

3.根据权利要求2所述的一种复合重金属污染土壤的电动修复装置，其特征在于：第一电解室(S2)和第二电解室(S4)均包括垂直并间隔设置的第三有机玻璃板(8)和第四有机玻璃板(9)，第三有机玻璃板(8)和第四有机玻璃板(9)的前侧边、后侧边及下侧边均对应与修复室(1)的前侧内壁、后侧内壁及底部内壁连接，第三有机玻璃板(8)和第四有机玻璃板(9)之间均设置有一块氧化石墨烯-不锈钢网(10)，氧化石墨烯-不锈钢网(10)与第三有机玻璃板(8)平行。

4.根据权利要求3所述的一种复合重金属污染土壤的电动修复装置，其特征在于：第一有机玻璃板(6)、第二有机玻璃板(7)、第三有机玻璃板(8)和第四有机玻璃板(9)上均设有若干个直径为0.5 cm的圆孔，第一有机玻璃板(6)、第二有机玻璃板(7)、第三有机玻璃板(8)和第四有机玻璃板(9)的表面均附着一层孔径为48 µm的滤布。

5.采用如权利要求1所述的电动修复装置的修复方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)将待处理的污染土壤自然风干，清除污染土壤中的沙砾和植物残渣，然后将待处理污染土壤磨碎，然后过筛装袋备用；

(2)向装袋备用的待处理污染土壤倒入搅拌器，加入柠檬酸溶液，控制含水率不小于25%，搅拌混合均匀后静置24 h；

(3)然后将污染土壤分别装入第一土壤室(S1)、第二土壤室(S3)和第三土壤室(S5)中；在阳极电解室(2)中加入0.1 mol·L^-1的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液作为阳极电解液，在阴极电解室(4)中加入0.1 mol·L^-1的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液作为阴极电解液，使阳极电解室(2)中的阳极电解液和阴极电解室(4)中的阴极电解液的pH维持在5~7之间；在第一电解室(S2)和第二电解室(S4)中均加入0.1 mol·L^-1的KCl溶液作为电解液；

(4)开启直流电源(1)对两根氧化石墨烯-不锈钢电极(5)供电，产生流经修复室(3)的电流，实验过程中保持阳极电解室(2)、阴极电解室(4)、第一电解室(S2)和第二电解室(S4)内的电解液高度始终与污染土壤的高度一致，控制直流电源(1)的修复电压梯度为1-5 V/cm，对污染土壤进行修复；

(5)两根氧化石墨烯-不锈钢电极(5)之间形成电场，在电场力作用下，在污染土壤中重金属主要以电迁移方式进行迁移，重金属以阳离子的形式向阴极进行电迁移，或者以阴离子的形式向阳极进行电迁移；污染土壤中的重金属离子在向阳极电解室(2)和阴极电解室(4)迁移的过程中进入阳极电解室(2)、阴极电解室(4)、第一电解室(S2)和第二电解室(S4)，被电解液中的氧化石墨烯-不锈钢电极和氧化石墨烯-不锈钢网吸附；

(6)定期替换氧化石墨烯-不锈钢电极和氧化石墨烯-不锈钢网，替换的氧化石墨烯-不锈钢电极和氧化石墨烯-不锈钢网经稀硝酸酸洗后，可循环使用，定期替换的频率为5~7 d，待第一土壤室(S1)、第二土壤室(S3)和第三土壤室(S5)内污染土壤中的重金属含量达标后修复作业完成。