本發(fā)明涉及土壤電動修復(fù)，更具體的說是涉及一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置及連續(xù)去除系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電動-prb修復(fù)技術(shù)是一種將電動修復(fù)(electrokinetic?remediation，ekr)和可滲透反應(yīng)墻(permeable?reactive?barrier，prb)技術(shù)相結(jié)合的土壤污染修復(fù)方法，主要應(yīng)用于土壤污染修復(fù)，尤其適用于處理重金屬、有機(jī)物等污染物的污染場地；該技術(shù)通過在污染土壤中設(shè)置電極，并施加直流電場，驅(qū)動土壤中的污染物發(fā)生遷移；這一過程包括電遷移和電滲流等機(jī)制，這種技術(shù)能夠有效地去除包括重金屬和有機(jī)污染物在內(nèi)的多種土壤污染物；例如，該技術(shù)可用于修復(fù)六價鉻污染土壤，通過電動修復(fù)使六價鉻向電極區(qū)域遷移，再利用prb反應(yīng)墻中的鐵屑等反應(yīng)介質(zhì)將六價鉻還原為毒性較低的三價鉻，從而實現(xiàn)對土壤的修復(fù)。

2、但是，在現(xiàn)有的電動-prb修復(fù)六價鉻污染土壤的裝置中，還原后的三價鉻離子可能會因電遷移作用而與反應(yīng)屏障中的鐵離子一同遷移進(jìn)入土壤，進(jìn)而引發(fā)二次污染，導(dǎo)致土壤再次受到污染；同時三價鉻收集效率低，且存在再氧化風(fēng)險，回收困難。

3、因此，如何提供一種防止三價鉻二次污染，提高三價鉻回收率的電動修復(fù)裝置，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置及修復(fù)方法，旨在解決上述技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置，包括：

4、槽體，所述槽體內(nèi)部通過多個間隔布置的第一鏤空隔板，將所述槽體沿其長度方向依次分為土壤室、滲透性反應(yīng)墻、陽極室和第一陰極室；所述陽極室和所述第一陰極室內(nèi)部分別插設(shè)有電極棒；

5、第一陰離子交換膜，所述第一陰離子交換膜夾設(shè)在位于所述土壤室和所述滲透性反應(yīng)墻之間的所述第一鏤空隔板內(nèi)，用于阻隔三價鉻離子反向進(jìn)入所述土壤室；

6、陽離子交換膜，所述陽離子交換膜夾設(shè)在位于所述滲透性反應(yīng)墻和所述陽極室之間的所述第一鏤空隔板內(nèi)，用于在電場驅(qū)動下使三價鉻離子定向遷移至所述第一陰極室。

7、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，通過分隔槽體，實現(xiàn)了土壤污染修復(fù)過程中的分區(qū)處理，確保各部分能夠獨(dú)立運(yùn)行，避免了不同功能區(qū)域之間的相互干擾，提高了修復(fù)效率；第一陰離子交換膜有效阻止了還原過程中生成的三價鉻離子可能會因電遷移作用而遷移進(jìn)入土壤，進(jìn)而引發(fā)二次污染，導(dǎo)致土壤再次受到污染；陽離子交換膜確保了三價鉻離子在電場作用下定向遷移至第一陰極室，與第一陰極室內(nèi)電解產(chǎn)生的oh-離子發(fā)生反應(yīng)，形成cr(oh)3沉淀，提高了三價鉻的收集效率，為后續(xù)的回收處理提供了便利；兩種離子交換膜的配合使用，實現(xiàn)了對離子遷移方向的精準(zhǔn)控制，提高了整個修復(fù)系統(tǒng)的效率和安全性；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)六價鉻的高效還原和三價鉻的高效回收，并有效防止土壤的二次污染。

8、優(yōu)選的，在上述一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，所述調(diào)節(jié)組件包括儲罐和ph傳感器，所述儲罐位于所述槽體的外側(cè)，并通過第四連接管路與所述第一陰極室連通；所述ph傳感器安裝在所述第一陰極室內(nèi)。ph傳感器動態(tài)監(jiān)測陰極室ph值，通過儲罐補(bǔ)充酸/堿液，維持最佳ph范圍，促進(jìn)cr3+與fe3+共沉淀；ph調(diào)節(jié)避免因ph波動導(dǎo)致cr3+再溶解或形成不穩(wěn)定沉淀，確?；厥招?。

9、優(yōu)選的，在上述一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，所述滲透性反應(yīng)墻和所述陽極室之間的所述第一鏤空隔板內(nèi)夾設(shè)有濾紙?？捎行Х乐雇寥琅c鐵粉進(jìn)入第一陰極室內(nèi)。

10、優(yōu)選的，在上述一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，所述滲透性反應(yīng)墻內(nèi)部填充有鐵粉和沸石。滲透性反應(yīng)墻內(nèi)部填充鐵粉和沸石，通過化學(xué)反應(yīng)將六價鉻還原為毒性較低的三價鉻，同時沸石的吸附作用進(jìn)一步提高了污染物的去除效率。通過陽離子交換膜遷移的cr3+與電解液中的fe3+在堿性條件下(ph?8-10)共同沉淀為鉻鐵礦(fecr2o4)。

11、優(yōu)選的，在上述一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，所述第一陰極室的內(nèi)底壁鋪設(shè)有磁性復(fù)合材料。磁性復(fù)合材料可以是磁性鐵氧體顆粒與其他基質(zhì)材料(如聚合物、陶瓷等)的復(fù)合材料，這種磁性復(fù)合材料的主要作用是利用其磁性特性，形成一個磁性分離裝置，當(dāng)三價鉻離子(cr3+)與鐵離子(fe3+)在堿性條件下反應(yīng)生成鉻鐵礦(fecr2o4)沉淀時，鉻鐵礦具有一定的磁性(飽和磁化強(qiáng)度8-34emu/g)；通過在第一陰極室底部設(shè)置磁性復(fù)合材料，可以利用磁場作用將具有磁性的鉻鐵礦沉淀吸附在磁性復(fù)合材料上，從而實現(xiàn)固液分離，高效地回收沉淀物；這種設(shè)計優(yōu)化了后續(xù)的回收流程，使得鉻資源能夠更方便地被回收利用，同時也進(jìn)一步降低了三價鉻重新進(jìn)入土壤或發(fā)生再氧化的風(fēng)險，提高了整個修復(fù)系統(tǒng)的安全性和效率。

12、優(yōu)選的，在上述一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置中，所述第一陰極室內(nèi)部的電解液含fe3+，且fe3+/cr3+摩爾比摩爾比≥1。電解液中fe3+的濃度至少與cr3+的濃度相等，以確保在化學(xué)反應(yīng)過程中，fe3+能夠有效地與cr3+發(fā)生反應(yīng)，避免cr3+因反應(yīng)不完全而重新進(jìn)入土壤或發(fā)生再氧化，進(jìn)一步處理三價鉻離子，提高其回收率；通過確保fe3+的過量，可以更有效地處理三價鉻離子，提高其回收率，實現(xiàn)鉻資源的高效回收與利用；fe3+與cr3+在堿性條件下共同沉淀為鉻鐵礦(fecr2o4)，這種沉淀物具有較高的穩(wěn)定性，不易重新溶解或釋放到環(huán)境中，降低了二次污染的風(fēng)險。

13、本發(fā)明還提供了一種連續(xù)去除系統(tǒng)，包括電解液循環(huán)機(jī)構(gòu)，以及上述的鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置，所述電解液循環(huán)機(jī)構(gòu)包括第二陰極室和循環(huán)室，所述第二陰極室位于所述土壤室遠(yuǎn)離所述滲透性反應(yīng)墻的一側(cè)，且其內(nèi)部插設(shè)有第二電極棒，所述循環(huán)室位于所述槽體外側(cè)；所述陽極室與所述第二陰極室之間通過第一連接管路連通；所述第二陰極室與所述循環(huán)室之間通過第二連接管路連通；所述循環(huán)室與所述陽極室之間通過第三連接管路連通。將陽極室內(nèi)可能含有未充分還原cr2o72-的溶液回流至第一陰極室，與土壤室及滲透反應(yīng)墻(prb)形成一體化處理系統(tǒng)。這一設(shè)計不僅促進(jìn)了cro42-與cr2o72-的二次反應(yīng)，提高了六價鉻的還原效率，還實現(xiàn)了電解液及土壤室內(nèi)六價鉻的持續(xù)、高效去除，同時減少了化學(xué)藥劑使用，降低了環(huán)境二次污染風(fēng)險。

14、優(yōu)選的，在上述一種連續(xù)去除系統(tǒng)中，所述第一連接管路的進(jìn)口端與所述陽極室連通，出口端與所述第二陰極室連通，所述第二連接管路的進(jìn)口端與所述第二陰極室連通，出口端與所述循環(huán)室連通；所述第三連接管路的進(jìn)口端與所述循環(huán)室連通，出口端與所述陽極室連通；所述第一連接管路、所述第二連接管路和所述第三連接管路上均安裝有單向閥和蠕動泵。確保了電解液的單向流動，避免了電解液的逆流和混合，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；蠕動泵可以精確控制電解液的流量，確保修復(fù)過程的精確性和高效性。

15、優(yōu)選的，在上述一種連續(xù)去除系統(tǒng)中，所述第二陰極室和所述土壤室之間安裝有第二鏤空隔板，所述第二鏤空隔板內(nèi)夾設(shè)有所述第二陰離子交換膜。進(jìn)一步增強(qiáng)了對離子遷移的控制，提高了系統(tǒng)的安全性。

16、優(yōu)選的，在上述一種連續(xù)去除系統(tǒng)中，所述土壤室、所述滲透性反應(yīng)墻、所述陽極室、所述第一陰極室、所述第二陰極室和所述循環(huán)室內(nèi)部的電解液為硝酸鈉或檸檬酸。提供了穩(wěn)定的電導(dǎo)率，確保了電場的均勻分布和電動修復(fù)的高效進(jìn)行。

17、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種鉻污染土壤去除與回收的電動修復(fù)裝置及連續(xù)去除系統(tǒng)，具有以下有益效果：

18、1、本發(fā)明通過在滲透性反應(yīng)墻與土壤室之間增設(shè)了一層第一陰離子交換膜；有效地解決了還原過程中生成的三價鉻離子可能會因電遷移作用而與滲透性反應(yīng)墻中的鐵離子一同遷移進(jìn)入土壤，進(jìn)而引發(fā)二次污染，導(dǎo)致土壤再次受到污染的技術(shù)問題。

19、2、本發(fā)明在陽極室與第一陰極室之間配備了陽離子交換膜，利用電遷移原理，使還原生成的三價鉻離子能夠順利通過陽離子交換膜進(jìn)入第一陰極室，與第一陰極室內(nèi)電解產(chǎn)生的oh-離子發(fā)生反應(yīng)，形成cr(oh)3沉淀；這一過程不僅有效避免了三價鉻離子對土壤的潛在污染，還實現(xiàn)了鉻資源的回收與利用。

20、3、本發(fā)明通過采用雙陰極室協(xié)同還原與動態(tài)循環(huán)強(qiáng)化去除機(jī)制，將陽極室內(nèi)可能含有未充分還原cr2o72-的溶液回流至第二陰極室，與土壤室及滲透性反應(yīng)墻形成一體化處理系統(tǒng)，這一設(shè)計不僅促進(jìn)了cro42-與cr2o72-的二次反應(yīng)，提高了六價鉻的還原效率，還實現(xiàn)了電解液及土壤室內(nèi)六價鉻的持續(xù)、高效去除，同時減少了化學(xué)藥劑使用，降低了環(huán)境二次污染風(fēng)險，為六價鉻污染場地的原位修復(fù)提供了綠色、可持續(xù)的解決方案，展現(xiàn)出顯著的創(chuàng)新性和實用性價值。