重金屬Cr(Ⅵ)污染土壤的EK?PRB聯合修復方法及其裝置與流程

本發明是一種高效處理重金屬鉻(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB聯合修復方法，屬于土壤污染治理技術領域，涉及一種重金屬污染土壤的EK-PRB聯合修復技術。

背景技術：

到 2012年為止，全國被污染的可耕地面積為 1.5×10⁹畝，由于污水澆灌而造成污染的約為3.25×10⁷畝，毀田以及固廢堆存占地約2×10⁶畝，總計占全國可耕用地總面積10%以上，土地污染及其嚴重，因土壤重金屬污染而造成的農作物減產高達 1×10⁷噸，受重金屬污染的糧食多達 1.2×10⁷噸，直接經濟損失 200 億元左右。

重金屬在土壤中的遷移性較差，具有殘留時間長、毒性大、隱蔽性強等特點，從長遠來看，甚至可以通過食物鏈富集，最終危害到人類的生命健康。由于地表河流的沖刷、侵蝕而將受污染土壤中的金屬污染物質遷移到河流、湖泊以及地下水源等淡水中，人類的生存受到嚴重的威脅。

目前鉻污染土壤的修復技術主要有：客土法、固定-穩定化、化學還原法、化學清洗法等。但由于土壤組成、污染物類型、性質等不同，特別是在不同形態鉻污染物同時存在的復合污染情況下，傳統的修復技術往往難以快速、高效的達到修復目的。傳統的重金屬污染土壤治理方法存在成本高，破壞土壤結構和肥力，易造成二次污染，對土壤環境擾動大等諸多缺點。動電修復法具有耗費人工少，接觸有害物質少，操作簡單，二次污染小，去除效果好等優點，在修復鉻污染土壤方面具有良好的應用前景。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種高效處理土壤中重金屬Cr(Ⅵ)污染的方法。

一種重金屬Cr(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB聯合修復方法，其特征在于有以下的過程和步驟：

a.含Cr(Ⅵ)模擬污染土壤的制備：將自然環境下干凈的土壤去除較大的雜質顆粒，經自然風干后研磨過20目篩子，之后與含Cr(Ⅵ)溶液10:1混合，經混合均勻后研磨過20目篩子，并放于干燥通風處陳化30d備用。配制含Cr(Ⅵ)污染土壤的目標濃度為1000mg(Cr)/kg(土壤)。

b.可滲透反應墻(PRB)內的層狀雙氫氧化物CaAl-LDH的制備：稱取5.55g的氯化鈣和6.04g的六水合氯化鋁加到50ml蒸餾水中配成混合溶液，把該溶液導入100ml，1.5 mol/L的氫氧化鈉溶液中，在通氮氣的條件下磁力攪拌1h，而后密封，繼續磁力攪拌23h，攪拌結束后進行抽濾、洗滌并烘干，把烘干固體樣再次洗滌，然后在105°條件下烘干，烘干樣品經研磨過100目篩備用。

c.修復處理過程：將制備的Cr(Ⅵ)污染土壤填裝到EK-PRB聯合修復所用的模擬裝置中，在一定的含水率條件下浸泡24h后，將石墨電極與直流電源連接，并設置在一定的電壓條件下。實驗運行過程中保持含水率的一致。實驗中可滲透反應墻(PRB)內的層狀雙氫氧化物CaAl-LDH吸附固定的Cr(Ⅵ)，可以在一定的溫度下，使用Na₂CO₃溶液進行再生，再生后的材料可再次作為反應填料使用，而被束縛捕捉的Cr(Ⅵ)可進一步濃縮提取。所述的一定含水率為20%-30%；所述的電場電壓為30-60V；所述的一定溫度為410-580℃。

一種重金屬Cr(Ⅵ)污染土壤的EK-PRB聯合修復方法所用的專用裝置，其特征在于由直流電源、石墨電極、尼龍布、可滲透反應墻和容器中間填充的含鉻土柱組成；另外在靠近裝置容器兩端處填充有干凈的土壤。

本發明的優點在于，在實驗室的條件下，對制備的Cr(Ⅵ)污染土壤模擬實際狀態下的動電修復，無需單獨設置陰陽兩極電解池，在保證土壤一定含水率的條件下，直接把石墨電極插入所要修復的土壤中。另外結合了可滲透反應墻技術(PRB)，對電場作用下的含鉻重金屬陰離子進行了定向的捕捉，減少動電修復后續處理成本，而且CaAl-LDH還可以再生重復利用。本發明為一種高效，安全，快速的土壤Cr污染的處理方法。

附圖說明

圖 1為本發明方法的一個專用裝置示意圖。

圖 2為點A1的去除率變化示意圖。

具體實施方式

現將本發明的具體實施例敘述于后。

實施例

本實施例的具體尺寸及實驗工藝參數、實驗情況如下所述：

a.本裝置的尺寸為：長×寬×高=350×100×100（mm），可滲透反應墻體厚度為10mm，中間填充的土柱為300×100×100（mm），石墨電極板尺寸為100×100×4(mm)，另外靠近實驗裝置兩端處20×100×100（mm）是填充了干凈的土壤。

b.通過石墨電極及單芯導線與直流電源相連，直流電源可調范圍為30-60V，實驗過程中保持裝置中土壤的含水率為20%-30%。中間填充的土壤含Cr(Ⅵ)濃度為1078mg/kg，在土柱靠近陽極端處填充了5g層狀雙氫氧化物CaAl-LDH反應介質的可滲透反應墻。

c.在30V的電壓條件下，運行周期為5d，每隔12h從陽極開始在中間土柱表面反應區域，每隔50mm設置一個采樣點，命名為A1，A2，A3，A4，A5，取樣質量保持在200-500mg。經堿式消解 (USEPA-3060A) 后測得Cr(Ⅵ)濃度，從而推測出實驗裝置中的殘余量的變化。

d.在經過5d處理時間后，通過連續的檢測，中間土柱中鉻的殘余量為10%-20%，也就是說在電壓為30V 條件下，Cr(Ⅵ)去除率達到了80%以上，符合國家的二級標準。在實驗室條件下，證明了本技術能夠高效的處理Cr(Ⅵ)污染的土壤。