1.本发明属于土壤修复及固体废物资源化利用技术领域，涉及一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法。
背景技术：
2.土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
3.重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如fe、mn、zn、cd、hg、ni、co等；主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和
尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染。
4.目前对于土壤重金属修复技术按照机理可分为两种：（1）改变重金属在土壤中的存在形态并使其固定，从而降低重金属在环境中的迁移性和生物有效性；（2）去除土壤中的重金属，使其存留浓度接近或达到背景值。目前固化修复技术使用广泛，但单一固化修复需要大面积大量的使用固化剂和水资源对污染土壤进行修复，会造成土壤大面积扰动，同时，传统单一电动修复技术又存在成本高、易造成二次污染、推广难等问题。
技术实现要素：
5.本发明克服了现有技术的不足，提出一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法。保证了重金属污染土壤的修复效率，同时其适用性和可操作性强，适用于重金属污染场地原位修复。
6.为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
7.一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，将重金属污染土壤置于阴极室和阳极室之间，通电进行电动修复；与阴极室相邻的一部分重金属污染土壤中添加有固化剂；所述固化剂包括重量份为：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰。
8.优选的，所述赤泥和粉煤灰的质量比为7-9:1-3。
9.更优的，所述赤泥和粉煤灰的质量比为8:2。
10.优选的，所述固化剂还包括重量份为3-4份的氧化钙和6-8份的hbsc；所述固化剂的水固比为0.4-0.5。
11.更优的，重量份为每100份风干的重金属污染土壤加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高贝利特硫铝酸盐水泥、3.5份生石灰，然后与水充分混合；液固比为0.45。
12.优选的，添加有固化剂的重金属污染土壤和未添加固化剂的重金属污染土壤的体积比为1:3-5。
13.优选的，阴极室内设置有阴极板，所述阴极板的材质为泡沫镍；阳极室内设置有阳极板，阳极板的材质为石墨；电解液为蒸馏水。
14.更优的，阴极板和阳极板之间的距离为0.3-1m；阴极板和阳极板之间的电压强度为1-10v/cm，电流强度为0.001-2a。
15.更优的，电动修复采用直流电压梯度为1v/cm，连续处理72-240h。
16.优选的，所述的重金属污染土壤的重金属浓度为400-5000mg/kg。
17.本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：本发明通过将两种修复技术联合起来，在电动势的作用下通过局部添加固化剂，将大面积被污染的土壤中的重金属离子迁移至固化剂中，使其固定，从而达到去除土壤中重金属的目的。同时本发明采用的固化剂主要成分为赤泥和粉煤灰，使得该方法更充分的利用了固体废物修复污染土壤，节能且高效。
18.本发明将固化剂加入电动修复技术中，使两种技术巧妙的结合，能够高效、简洁的去除多种重金属离子污染土壤，既弥补了固化修复技术需要大面积对土壤进行固化处理扰动，又能克服电动修复技术存在的二次污染，进行二次处理的缺点，而且在修复重金属污染土壤的同时，又能达到将固体废物资源化利用的目的。
附图说明
19.图1为本发明所述固化剂不同配比下的浸出毒性铜离子浓度；图2为本发明所述固化剂不同配比下ph随龄期的变化规律；图3为电动修复技术以及联合修复技术试验装置图，其中1为土壤室；2为直流电源；3为电流记录仪；4为多孔玻璃板加滤纸；5为电极板；6为导线；7为软管；8为广口瓶（提供电解液）；9为蠕动泵。
20.图4表示实例2的实施方案示意图。
21.图5表示实例3的实施方案示意图。
具体实施方式
22.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
23.以下为实施例的原材料及其化学成分如下：
实施例1本实施例为一种铜离子污染土壤的固化修复的技术，该固化修复技术包括如下步骤：1、试样制作：根据设计配合比称量试验所需的高岭土、硝酸铜晶体、赤泥、粉煤灰、生石灰、hbsc和水充分混合，搅拌均匀，制备模拟污染土试样；其中，每100份高岭土中铜离子质量为0.6%，添加赤泥14-28份、粉煤灰7-21份、氧化钙3.5份、hbsc7份、水固比0.45。
24.2、赤泥和粉煤灰的总质量为高岭土质量的35%，根据赤泥和粉煤灰的质量比为9:1、8:2、7:3、6:4、4:6分别制备5组试样。
25.3、使用砂浆搅拌机搅拌，制备尺寸为直径为5cm，高度为5cm的圆柱体试块。制作时将混合均匀的材料一次性装满试模，放置在振动台振动120s，将高出试模的部分刮除抹平，用保鲜膜包裹试模，每组制备3个平行试样，48h后拆模。
26.4、试样制备后在20
±
5℃的环境静置24
±
2h，拆模后放入20
±
2℃、相对湿度90%以上的养护箱中养护，养护至待测龄期进行各项指标测试试验，最优配比为赤泥和粉煤灰的质量比为8:2，养护28天后，使用电感耦合等离子测试仪对固化后的污染土进行铜浓度测试，并计算其修复效率，检测结果为固化修复技术对铜离子的修复效率为99.5%，且ph均小于12.5。
27.实施例2本实施例为一种铜离子污染土壤的电动修复的技术，该电动修复技术包括如下步骤：电动修复装置：实验槽由土壤室(长
×
宽
×
高=30cm
×
7.5cm
×
10.0cm)和两个电极室(长
×
宽
×
高=6cm
×
7.5cm
×
10.0cm)组成，采用打孔的有机玻璃板和滤纸连接在土壤室的两端。
28.土壤室分配：将土壤室的土壤等分为五等份取样，从阴极到阳极分别编号为s1到s5，s1-s5区装入铜离子污染高岭土，阴极室和阳极室都加入相同的电解质。
29.设备连接及操作：阳极采用石墨电极，阴极采用泡沫镍，电解液储存瓶装入1000ml的蒸馏水，通过蠕动泵以12ml/min的速度引入电极室，电极室里的电解液达到一定高度后又会循环回电解液储存瓶。然后采用直流电压梯度为1 v/cm，连续处理72h，电动修复过程中，采用电流记录仪每小时记录一次电流。最后进行各项指标测试试验。使用电感耦合等离子测试仪对修复后的污染土进行铜浓度测试，并计算其修复效率，检测结果为电动修复技术对铜离子的修复效率为66.5%，且ph均小于12.5。
30.实施例3本实施例为一种铜离子污染土壤的电动-固化联合修复的技术，该联合修复技术包括如下步骤：联合修复技术的装置与实施例2中电动修复技术装置相同。
31.土壤室分配：将土壤室的土壤等分为五等份取样，从阴极到阳极分别编号为s1到s5，s1区装入赤泥和粉煤灰的质量比为8:2的固化剂和铜离子污染的高岭土充分混合，s2-s5区装入铜离子污染高岭土，阴极室和阳极室都加入相同的电解质。固化剂的配比：每100份风干的污染土加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高贝利特硫铝酸盐水泥 (high belite sulfoaluminate cement，hbsc)、3.5份生石灰，然后与水充分混合。液固比为0.45。
32.设备连接及操作：阳极采用石墨电极，阴极采用泡沫镍，电解液储存瓶装入1000ml的蒸馏水，通过蠕动泵以12ml/min的速度引入电极室，电极室里的电解液达到一定高度后又会循环回电解液储存瓶。然后采用直流电压梯度为1v/cm，连续处理72h，电动修复过程中，采用电流记录仪每小时记录一次电流。最后进行各项指标测试试验。使用电感耦合等离子测试仪对修复后的污染土以及固化土进行铜浓度测试，并计算其修复效率，检测结果为电动-固化联合修复技术对铜离子的修复效率为94%，且s1区域的固化剂ph小于12.5。
33.本发明比较了重金属污染土壤的3种修复技术的修复效率，虽然在修复效率上电动-固化联合修复技术不如单一的固化修复技术，但是效果也达到了修复效率99.5%，且ph均小于12.5，其适用性和可操作性强，仅局部添加固化剂，既节省了固化剂的用量也不需要对需要处理的土壤进行大面积的扰动；适用于重金属污染场地原位修复，节约资源。
34.本发明将固化和电动修复技术结合，解决了单一固化修复大面积扰动土，以及传统单一电动修复技术的效率低、二次污染、推广难等问题，实现了强化联合修复。
35.本方法保证修复效率的同时又能修复土壤。易于投入具体污染土壤的修复中去、符合治理重金属污染土的要求，具有广泛的应用前景。
36.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。技术特征：
1.一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，将重金属污染土壤置于阴极室和阳极室之间，通电进行电动修复；其特征在于，与阴极室相邻的一部分重金属污染土壤中添加有固化剂；所述固化剂包括重量份为：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，所述赤泥和粉煤灰的质量比为7-9:1-3。3.根据权利要求2所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，所述赤泥和粉煤灰的质量比为8:2。4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，所述固化剂还包括重量份为3-4份的氧化钙和6-8份的hbsc；所述固化剂的水固比为0.4-0.5。5.根据权利要求4所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，重量份为每100份风干的重金属污染土壤加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高贝利特硫铝酸盐水泥、3.5份生石灰，然后与水充分混合；液固比为0.45。6.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，添加有固化剂的重金属污染土壤和未添加固化剂的重金属污染土壤的体积比为1:3-5。7.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，阴极室内设置有阴极板，所述阴极板的材质为泡沫镍；阳极室内设置有阳极板，阳极板的材质为石墨；电解液为蒸馏水。8.根据权利要求7所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，阴极板和阳极板之间的距离为0.3-1m；阴极板和阳极板之间的电压强度为1-10v/cm，电流强度为0.001-2a。9.根据权利要求1或7所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，电动修复采用直流电压梯度为1v/cm，连续处理72-240h。10.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法，其特征在于，所述的重金属污染土壤的重金属浓度为400-5000mg/kg。
技术总结
本发明属于土壤修复及固体废物资源化利用技术领域，涉及一种重金属污染土壤电动-固化联合修复方法；是将重金属污染土壤置于阴极室和阳极室之间，通电进行电动修复；与阴极室相邻的一部分重金属污染土壤中添加有固化剂；所述固化剂包括重量份为：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰；本发明既弥补了固化修复技术需要大面积对土壤进行固化处理扰动，又能克服电动修复技术存在的二次污染，保证了重金属污染土壤的修复效率，适用于重金属污染场地原位修复。复。复。
技术研发人员：解钧 赵文婧 冯辉民 温旺 许婷霏 段媛 武鹏飞 贾立军 秦新皓 曹德华 刘晓凤 梅骞 崔铭烨 周雯婷 何斌 马晓杰 任志远 杨婷 马富丽 韩鹏举 董晓强 白晓红
受保护的技术使用者：山西山安立德环保科技有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/6/10
声明：
“重金属污染土壤电动-固化联合修复方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山西山安立德环保科技有限公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
