一種電動-納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種污染土壤處理裝置，特別地設(shè)計一種可用于電動-納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置，屬于環(huán)境保護和污染防治與治理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
納米Fe0由于其較高的比表面積和較高的活性在地下水和土壤污染修復(fù)中受到越來越多的關(guān)注，它可以快速還原降解多種污染物，還可以催化還原降解結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的含氯有機污染物，如除草劑、多氯聯(lián)苯和含氯有機農(nóng)藥等。但是，由于納米Fe0粒徑小，比表面積大，在范德華力和磁力的作用下容易團聚，為了增強納米Fe0的穩(wěn)定性，通常通過添加分散劑來增強其穩(wěn)定性。雖然分散的納米Fe0能在多孔性介質(zhì)比如石英砂中遷移，但是其在低滲透性土壤中的傳輸仍然十分困難。有研究表明納米Fe0在土壤中的遷移距離僅有幾米。因此如何保證納米Fe0在長距離遷移過程中既不團聚同時保持較高的活性是限制其成功應(yīng)用的關(guān)鍵問題。電動修復(fù)技術(shù)是上世紀(jì)80年代興起的一種新型的原位土壤修復(fù)技術(shù)，它主要通過在土壤兩側(cè)施加直流電場，使土壤中污染物在電場作用下通過電遷移、電滲流和電泳等方式遷移出土壤。電動修復(fù)技術(shù)可以處理多種污染物，特別適用于低滲透性土壤的修復(fù)。但是單獨的電動修復(fù)技術(shù)對污染物的處理效果不佳，通常通過與其他修復(fù)方法聯(lián)用來增強其修復(fù)效果。將納米Fe0修復(fù)技術(shù)與電動修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，利用電場促進納米Fe0在土壤中的遷移，可以有效解決納米Fe0在低滲透性土壤中的傳輸問題。目前，國內(nèi)現(xiàn)有的專利文獻中產(chǎn)生了許多關(guān)于電動修復(fù)的方法和相應(yīng)裝置，也不乏電動聯(lián)用技術(shù)的實驗裝置。CN201454977U公開了一種電動力吸附復(fù)合修復(fù)重金屬污染土壤的裝置。所述裝置包括采用石墨制成電極，電極包括陽極和陰極，陽極和陰極分別與直流電源的兩端相連接，陽極置入陽極區(qū)，陰極置入陰極區(qū)，由陽極區(qū)到陰極區(qū)，依次裝置防止污染重金屬離子擴散的隔板、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳、需處理的重金屬污染土壤、吸附重金屬的多孔吸附材料活性碳和防止污染重金屬離子擴散的隔板，并采用切換電極極性的方法防止陰極區(qū)域pH的上升和陽極區(qū)域pH的下降。CN102896143A公開了一種電動表面活性劑聯(lián)合修復(fù)污染土壤的實驗裝置。所述裝置包括主體和洗脫液調(diào)節(jié)池，其主體上半部分裝入污染土壤，下半部分裝入未污染土壤，主體的側(cè)面開有洗脫液出口，主體電極室多孔擋板與主體內(nèi)側(cè)面間構(gòu)成兩個電極室，兩電極分別與直流電源連接。放置在主體上方的洗脫液調(diào)節(jié)池經(jīng)閥門注入電極室。此裝置保證了表面活性劑投加均一性、解決了洗脫液下滲污染問題。CN1899717B公開了一種電動力和鐵可滲透反應(yīng)格柵聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤的工藝。所述工藝是在土壤兩側(cè)安裝石墨電極，兩電極和待處理土壤間安放鐵墻，接通電源，在電場作用下將金屬陰離子遷移到陽極附近，而金屬陽離子遷移到陰極附近，當(dāng)重金屬穿過鐵墻時與之發(fā)生反應(yīng)而得以吸附、還原和沉淀。CN102500610A公開了一種電動力學(xué)聯(lián)合滴灌修復(fù)重金屬污染土壤方法。該方法是在重金屬污染土壤兩端安裝正負電極，在正負電極與污染土壤間分別放置吸附劑，在吸附劑附近土壤的上方設(shè)置滴灌裝置，將電解液、緩沖液或絡(luò)合劑等緩慢滴加到兩側(cè)污染土壤中，對電極進行周期性極性陰陽切換，重金屬依靠電動遷移作用運動并被吸附劑吸附從而降低其在土壤中的濃度。CN204710408047145U公開了一種重金屬污染土壤的淋洗電動聯(lián)合修復(fù)裝置，所述裝置包括淋洗系統(tǒng)和電動修復(fù)系統(tǒng)；所述淋洗系統(tǒng)通過蠕動泵與污染土壤土槽相連通；淋洗液儲罐內(nèi)部設(shè)置有攪拌機；淋洗系統(tǒng)中的污染土壤儲槽底部通過泥漿泵與電動修復(fù)室連通。采用所述裝置，先對重金屬污染土壤進行化學(xué)淋洗，然后對淋洗后土壤進行電動修復(fù)。如上所述，雖然電動聯(lián)用修復(fù)裝置和方法很多，但關(guān)于納米Fe0和電動修復(fù)聯(lián)用的實驗裝置未見涉及。且大多電動實驗裝置僅設(shè)置陽極池和陰極池，或者將吸附材料設(shè)置在接觸陽極/陰極的位置。但是納米Fe0如果投加在陽極池，則陽極產(chǎn)生的酸性和有氧環(huán)境將導(dǎo)致納米Fe0的溶解和氧化，大大降低其穩(wěn)定性和活性。如果納米Fe0從陰極投加，將不利于其向土壤中的傳輸，陰極的堿性條件將導(dǎo)致納米Fe0的鈍化。因此，迫切需要提供一種有效解決納米Fe0投加和傳輸問題的電動修復(fù)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于以上缺點，本實用新型的目的在于提供一種可用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的實裝置，該裝置既能保持納米Fe0穩(wěn)定性和活性又能實現(xiàn)其有效傳輸，可有效控制系統(tǒng)的反應(yīng)條件、降低能耗，具有良好的應(yīng)用前景和價值。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置，包括電動修復(fù)池以及電極控制系統(tǒng)，所述電動修復(fù)池包括土樣填充池和位于填充池兩端的電解池，所述電極控制系統(tǒng)包括直流電源和連接在電源兩極的電極，所述電極位于所述電解池內(nèi)，其特征在于：在所述土樣填充池內(nèi)還設(shè)有一納米材料投加池，該納米材料投加池與所述土樣填充池之間采用可穿透的隔層間隔。還包括一電解液儲存循環(huán)系統(tǒng)，該電解液儲存循環(huán)系統(tǒng)包括陽極電解液儲存池和陰極電解液儲存池以及與其相連的第一蠕動泵，陽極電解液儲存池通過第一蠕動泵與陽極電解池相連，陰極電解液儲存池通過第一蠕動泵與陰極電解池相連。還包括一pH自動控制系統(tǒng)，該pH自動控制系統(tǒng)包括酸度計、pH電極、酸液儲槽和第二蠕動泵，所述酸度計一端通過pH電極和第二蠕動泵與陰極電解液儲存池相連，酸度計另一端通過第二蠕動泵與酸液儲槽相連。所述隔層為包裹尼龍網(wǎng)的多孔擋板。所述電動修復(fù)池包括池體和頂蓋兩部分，所述頂蓋覆蓋整個池體，并在頂蓋上開設(shè)電極插入孔和排氣孔，所述電極插入孔和排氣孔位于電解池正上方。電解池和土樣填充池之間采用燒結(jié)玻璃分隔。納米材料投加池設(shè)置于土樣填充池中間靠近陽極電解池的位置。電解池正面設(shè)有進水口，側(cè)面設(shè)有出水口。第一蠕動泵為四通道蠕動泵。第二蠕動泵為單通道蠕動泵。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，電動修復(fù)池主體的三維形狀并沒有特別的限定，例如可為長方體性、圓柱形、正方體形等，優(yōu)選為長方體形。其體積并沒有特別的限定，可根據(jù)土壤處理量、實際操作等情況而進行合適的選擇。其材質(zhì)也沒有特別的限定，只要其具有一定強度、絕緣并能承受操作時的壓力即可，非限定性地例如可為有機玻璃、鋼化玻璃、PVC等。池體用粘結(jié)劑進行組裝連接。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，電極的材料并沒有特別的限定，只要能滿足電動試驗即可，非限定性地例如石墨電極、鈦合金電極等。電極的形狀也沒有特別的限定，可根據(jù)所述電解池池體垂直切面的面積大小而進行合適的選擇和確定，非限定性地例如棒狀電極、板狀電極、網(wǎng)狀電極等。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，納米材料投加池的位置并沒有特別的限定，只要不直接接觸陽極電解池，避免陽極電解池產(chǎn)生的酸和氧氣對納米材料的腐蝕即可，非限定性地例如可以位于土樣填充池的中間位置或者靠近陽極電解池的位置。優(yōu)選地可選擇靠近陽極電解池的位置，此位置弱酸性的環(huán)境有利于保持納米Fe0的活性。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，所述納米材料投加池與土樣填充池用包裹尼龍網(wǎng)的多孔擋板隔開，其中多孔擋板的孔徑?jīng)]有特別的限制，只要有一定強度可分離土壤和納米材料溶液即可，可為5-10mm，例如可為5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、或10mm；所用尼龍網(wǎng)的孔徑也沒有特別的限制，只要能夠滿足納米材料順利通過又不使土壤顆粒流出即可，例如可為60目、100目。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，陰陽極電解池與土樣填充池用燒結(jié)玻璃隔開，其中，電動修復(fù)池主體池壁和底部設(shè)置有卡槽用于固定燒結(jié)玻璃，并用生料帶包裹燒結(jié)玻璃邊緣用于密封；另外，納米材料投加池兩端用包裹有尼龍網(wǎng)的多孔擋板與土樣填充池隔開，多孔擋板處也設(shè)置有卡槽用于固定擋板，并用生料帶包裹多孔擋版邊緣用于密封。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，陰極pH自動控制系統(tǒng)可通過自動向陰極電解液加入酸液將陰極pH控制在5左右，防止陰極pH的升高，保持電滲流的發(fā)生以及納米材料的活性。所述酸液儲槽里的酸液為H2SO4水溶液。在本實用新型用于電動+納米Fe0聯(lián)合修復(fù)污染土壤的裝置中，所述納米材料投加池中納米材料的投加可為手動投加或者通過在納米材料投加池上部設(shè)置納米材料投加裝置投加，納米材料投加裝置可為帶刻度的容器如移液管、滴定管等。本裝置中未設(shè)置納米材料投加裝置，選擇手動投加方式進行。本實用新型的有益效果在于：1.通過單獨設(shè)置納米材料投加池可以避免陽極電解液對納米材料的溶解和腐蝕，并能很好地模擬實際修復(fù)情況。2.通過陰極設(shè)置pH自動控制系統(tǒng)，可以避免陰極pH升高對納米材料活性的影響，并能保持電動修復(fù)的可持續(xù)性。3.通過此裝置可以模擬電動納米聯(lián)用技術(shù)處理污染土壤的情況，在保證了納米材料的活性和穩(wěn)定性的同時，解決了納米材料的傳輸問題，是針對電動-納米聯(lián)用修復(fù)技術(shù)很具有試驗價值和應(yīng)用前景的一種裝置。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型的所述裝置，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單介紹。但下面描述的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得與其類似的改進型附圖。圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型裝置的池體俯視圖。圖3是本實用新型裝置的池體側(cè)視圖。其中，各個數(shù)字編號/代號與本實用新型裝置的元件/部件的對應(yīng)關(guān)系如下：1.池體；2.頂蓋；3.土樣填充池；4.納米材料投加池；5.陽極電解池；6.陰極電解池；7.電極；8.直流電源；9.尼龍網(wǎng)包裹多孔擋板；10.燒結(jié)玻璃；11.陽極電解液儲存池；12.陰極電解液儲存池；13.第一蠕動泵；14.第二蠕動泵；15.酸度計；16.酸液儲槽；17.pH電極；18.電極插入孔；19.氣孔；20.進水口；21.出水口。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型裝置進行進一步地詳細說明和/或闡述，但應(yīng)該理解，這只是對本實用新型的裝置及其操作方法做出的示例性描述，其意圖是用來解釋/闡述本實用新型的所述裝置及其實施方式，而非用來限定和/或限制本實用新型，更非將本實用新型的保護范圍局限于此。實施例1：參考圖1，本實用新型裝置主要包括電動修復(fù)池主體、電極控制系統(tǒng)、電解液儲存循環(huán)系統(tǒng)和pH自動控制系統(tǒng)。其中，電動修復(fù)池主體包括池體1和頂蓋2兩部分，所述池體1包括土樣填充池3、納米材料投加池4和電解池。所述電解池包括陽極電解池5和陰極電解池6，分別位于電動修復(fù)池的兩端；所述土樣填充池3與電解池相連，用燒結(jié)玻璃10與電解池隔開；所述納米材料投加池4位于土樣填充池3中間，納米材料投加池4兩端用包裹尼龍網(wǎng)的多孔擋板9與土樣填充池3隔開。所述納米材料投加池的位置可以根據(jù)實際情況進行設(shè)置，可以設(shè)置在靠近陽極的位置，以保證納米材料的穩(wěn)定性和活性。所述電解池正面設(shè)有進水口19，側(cè)面設(shè)有出水口20；所述頂蓋2覆蓋整個池體，并在池體兩端電解池正上方分別開設(shè)電極插入孔17和排氣孔18。所述電極控制系統(tǒng)包括電極7和直流電源8，所述電極7分別插入到陽極電解池5和陰極電解池6中；所述陽陰電極7分別與直流電源8的正負極相連，形成閉合回路。電解液儲存循環(huán)系統(tǒng)包括陽極電解液儲存池11、陰極電解液儲存池12和第一蠕動泵13，陽極電解液儲存池11通過第一蠕動泵13與陽極電解池5相連，陰極電解液儲存池12通過第一蠕動泵13與陽極電解池6相連。電解液在蠕動泵作用下通過進水孔20進入電解池，電解池中電解液通過出水口21溢流進入電解液儲存池，形成回路，從而保證電解液能循環(huán)使用。pH控制系統(tǒng)包括酸度計15、pH電極17、酸液儲槽16和第二蠕動泵14，所述酸度計15一端通過pH電極17和第二蠕動泵14與陰極電解液儲存池12相連，另一端與通過第二蠕動泵14與酸液儲槽16相連。通過pH自動控制系統(tǒng)可以將陰極電解液的pH控制在5左右。用于調(diào)節(jié)pH的酸液儲槽中的酸液為H2SO4水溶液。參考圖2，該圖為本實用新型裝置的電動修復(fù)池主體的俯視圖。所述池體水平切面為長方形，其上為頂蓋，頂蓋覆蓋整個池體。在頂蓋上對應(yīng)陽陰極電解池的位置，分別設(shè)置有位于中央位置的電極插入孔18，并在靠近電極插入孔位置的附近設(shè)置有排氣孔19，用于導(dǎo)出電動過程中陽陰極電解液電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣。參考圖3，該圖為本實用新型裝置的電動修復(fù)池主體的側(cè)視圖。所述池體的垂直切面為長方形，在側(cè)面頂端設(shè)置有電解池出水孔21，其中出水孔管口與電解液液面相切，電解液通過導(dǎo)管溢流進入電解液儲存池。實施例2：利用實施例1的裝置以處理有機污染土壤為例，進行有機污染土壤的電動-納米Fe0聯(lián)合修復(fù)。納米Fe0由于具有較高的比表面積和活性，常用于土壤和地下水修復(fù)當(dāng)中，其可以還原降解多種污染物，并可以實現(xiàn)氯代有機污染物的還原脫氯。納米Fe0的還原脫氯過程是一個介面反應(yīng)，只有加強納米材料與污染物的充分接觸才能夠?qū)崿F(xiàn)污染物的有效降解。然而納米材料在土壤中的遷移距離很短，限制了其在土壤修復(fù)中的應(yīng)用。通過將納米Fe0與電動修復(fù)相結(jié)合，電動過程可以促進納米Fe0在低滲透性土壤中的遷移。由于納米Fe0具有較高的反應(yīng)活性，如果從陽極電解池投加納米材料，其產(chǎn)生的酸性和強氧化性條件會加速納米Fe0的腐蝕和溶解，不利于其在電場中的遷移。因此，通過在土壤中部單獨設(shè)置納米材料投加池可以在保持納米材料穩(wěn)定性的同時，促進其在電場中的遷移。另外，通過陰極控制pH5.0也可以防止納米Fe0在堿性條件下的鈍化，同時有利于電滲流的持續(xù)發(fā)生，實現(xiàn)其在土壤中的遷移和對污染物的降解。進行有機污染土壤的電動-納米Fe0聯(lián)合修復(fù)的方法包括如下步驟：（a）安裝電解池和土樣填充池隔板—燒結(jié)玻璃以及土樣填充池和納米材料投加池隔板—包裹尼龍網(wǎng)的多孔擋板；其中納米材料投加池位于土壤填充池中靠近陽極池3cm的位置。尼龍網(wǎng)的孔徑為100目，多孔擋板孔徑為10mm。（b）將風(fēng)干的污染土壤置于土樣填充池中，壓實；所述污染土壤為多氯聯(lián)苯污染土壤或者其他氯代有機溶劑污染土壤。（c）將電極插入電解池，連接電解液儲存池、蠕動泵、pH控制系統(tǒng)等外圍設(shè)備；所述電極為鈦合金網(wǎng)狀電極。（d）將污染土壤用電解液飽和24h之后，接通直流電源；所述電解液為NaCl和NaHCO3混合溶液。所述電壓梯度為0.1-2V/cm。（e）抽出納米材料投加池電解液，在納米材料投加池手動注入納米Fe0溶液，每2天對納米溶液進行更新；所述納米Fe0溶液濃度為1-20g/L。（f）開啟pH自動控制系統(tǒng)，將陰極電解液pH控制在5.0。所述用于調(diào)節(jié)pH的酸液為H2SO4溶液。本實用新型裝置，試驗過程中通過萬用表測定電流的大小，電滲流量通過電解液儲存池高度變化計算，將土壤截面平均分為4部分，每隔5天采樣測定每部分鐵的含量以及污染物含量，直至污染物含量降低至修復(fù)目標(biāo)停止試驗。