科技成果

成果简介

本发明提出了一种铬污染土壤修复方法和装置，利用电化学反应过程（电动、电热）和产物（Fe²⁺，OH^-和H₂）实现对铬污染土壤的修复和淋洗液的同步处理。反应器由上、中、下三部分构成：上层是密闭阴极池，内设铁质电极；中间是土壤层，土壤上下包有滤布；下层阳极池，内设铁质电极。运行时，阴极反应产生氢气和OH⁻离子，氢气的产生提高了阴极池的气压，推动阴极液向下渗入土壤层形成淋洗过程。而OH⁻离子也随阴极液进入土壤，促进六价铬（CrO₄^2-离子）从土壤颗粒表面解吸。本技术使用直流电，其作用有：（1）通过电迁移作用将CrO₄^2-离子从黏土中分离出来，缩短修复时间；（2）利用电热效应使土壤温度大幅度升高，提高CrO₄^2-离子的解吸效率和速率，同时（3）提高阴极室气体温度，并产生大量水蒸汽使阴极池气压升高，驱动力淋洗液从上向下穿过土壤形成淋洗过程，将CrO₄^2-离子洗出土壤层。在阳极池内，铁阳极反应释放出Fe²⁺离子,与CrO₄^2-反应生成Cr³⁺，实现六价铬的解毒。Cr³⁺离子进一步与来自阴极的OH⁻离子反应生成Cr(OH)₃沉淀，将铬从阳极液中分离出来。在反应后期，多余的Fe²⁺离子进入土壤，将不溶解的六价铬在高温下进行还原，最终实现在同一反应器内对铬污染土壤的修复和废水的同步处理。与同样利用电化学过程进行铬污染土壤修复的电动修复（EKR）技术相比，电动修复技术中只有电动作用被正向的用于修复过程，其他所有电化学过程和产物都对修复过程起负面作用；而E-F&R技术的设计使所有相关电化学过程和产物都正向地促进修复过程。其修复效率、能量效率、时间效率和操作的简便性远远优于EKR技术。该技术用于经机械淋洗后富集的高浓度细颗粒黏土。

市场及经济效益分析

该技术适合各种土质、各种浓度的Cr(VI)污染土壤,尤其是针对高浓度Cr(VI)、土质为黏土的情况，E-F&F相比于现有技术在修复效率、长期稳定性、修复时间、修复费用、流程的紧凑和自动化方面均有显著优势。每吨铬污染土壤的修复成本预期可控制在 400元/吨左右。