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    電動力學土壤修復技術中電催化涂層鈦電極的應用

          我國土壤污染的問題比較嚴重,土壤修復的技術研究與應用就顯得非常重要。近些年來,電動力學土壤修復技術在國內發展和應用越來越受重視。該技術經濟效益高、后處理方面、二次污染少等一系列優點,在土壤修復方面有著良好的應用前景。

    土壤修復

          與傳統的清洗法、生物處理法等污染土壤修復技術相比,電動力學修復技術成本低、使員工范圍廣(原位及異位修復皆可,處理飽和、不飽和土壤皆可)。接觸有害物質少、可控性強、處理快速且比較徹底。特別適用于小范圍的粘紙多種重金屬污染土壤和可溶性有機物污染土壤的修復。

           一、電動力學土壤修復原理

           電動力學法的基本原理是在污染土壤區域插入電極,施加直流電后形成電場,土壤中的污染物在直流電場作用下定向遷移,富集在電極區域,再通過其他方法(電鍍、沉淀/共沉淀、抽出、離子交換樹脂等)去除。此技術在歐洲不僅應用于鉛污染土壤,同時也應用于銅、鋅、鉻、鎳和鎘等重金屬污染土壤的修復。此技術操作簡單,安裝方便,且技術經濟性可行,可將含鉛100mg/kg的污染土壤去除到5~10mg/kg水平。然而,電極對易腐蝕,存在二次污染風險。此外,土壤的復雜條件也是該技術的限制因素。

    電動力學修復過程中污染物的遷移機理有3個現象:

    (1)電滲析:土壤孔隙表面帶有負電荷,與孔隙水中的離子形成雙電層,在外加電場作用下,土壤中的孔隙水從陽極向陰極方向流動。隨孔隙水遷移的污染物質富集在陰極附近,可以被抽出進行處理;

    (2)電遷移:帶電離子或配位體在外加電場作用下向電性相反的電極遷移(正離子向陰極遷移, 負離子向陽極遷移)的過程;

    (3)電泳:土壤中帶電膠體粒子,包括細小土壤顆粒、腐殖質及微生物細胞等,在外加電場作用下的遷移。從而可以除去這些膠體粒子和吸附在這些顆粒上的污染物質。

    電動力學土壤修復原理圖

           二、電動力學土壤修復電極材料的選用

           電動力學處理過程中陽極應該選用惰性電極如石墨、鉑、金、銀等,在實際應用中多選用石墨電極,陰極可以用普通的金屬電極。陽極產生的H+ ,在直流電場的作用下向陰極遷移,這樣就容易形成酸性遷移帶。酸性遷移帶的形成促使重金屬離子從土壤表面解吸及溶解,進行遷移。不同的電極材料、電極材料的形狀及電極的排列都會對電動力學修復產生影響,不同的電極材料會影響其在電動修復中電場的分布、放電速率。

          傳統石墨陽極易受腐蝕,存在二次風險,不能適應復雜的土壤條件。近些年來,隨著不溶性鈦陽極在各領域的廣泛應用,在土壤修復中也發揮了很大的作用。選用鈦作為基體涂覆有氧化物涂層的陽極,具有良好的電催化活性,耐腐蝕性能更強,使用壽命更長,形狀制作靈活,在選用氧化物鈦陽極作為土壤修復陽極材料,較石墨等其他材料性能、成本控制更適合,在重金屬污染土壤的修復技術中應用前景很廣泛。下面幾種類型的電催化鈦電極材料,是我司為一部分客戶定做的土壤修復專用電極材料,一種是螺旋式電極直接插入到土壤中,一種是mmo網狀鈦網陽極帶,配合鈦導電帶使用,埋入所需修復的土壤中,一種是板式結構的電極組。


    電動力學土壤修復用鈦電極組電動力學土壤修復鈦網陽極帶


           雖然電動力學技術已在污染土壤尤其是低滲透性的土壤修復中得到了充分的應用,并且一些列的現場治理也證明了其具有的優勢,單作為一種新技術仍需要不斷完善??傊?,目前需要發展更多的組合技術、修復材料、研究更適宜的修復條件,這是解決電動力學修復污染土壤的關鍵。

            歡迎交流合作電化學電極材料在各種新領域的應用及研究,陜西優創科技致力于電催化電極材料及電催化電解裝置的研發與制造,尤其是在陰極保護和濕法冶金領域有成熟的技術條件,在新型陽極材料的制備與工藝改進方面,日趨完善。歡迎感興趣的各界朋友們咨詢交流,來廠參觀訪問交流合作。


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