沉积物重金属污染修复方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410045845.6(22)申请日 2024.01.12(71)申请人 自然资源部第二海洋研究所地址 310000 浙江省杭州市西湖区保俶北路36号(72)发明人 王志富丰卫华黄宝兴张海丰王子豪(74)专利代理机构 成都宏田知识产权代理事务所(普通合伙)51337专利代理师 徐鹏(51)Int.Cl.B09C 1/08(2006.01)B09C 1/06(2006.01)(54)发明名称一种沉积物重金属污染修复方法(57)摘要本发明公开了一种沉积物重金属污染修复方法，所述方法包括：将采集的。

2、沉积物风干后球磨成直径不大于40微米的颗粒物，利用磁铁棒去除颗粒物中的含铁颗粒；将预处理后的沉积物转移至电解池，加入一定质量比的水和乙酸，采用交换电极法去除其中的重金属；对电化学沉积后的完全反应物进行过滤，将过滤后的固体物制坯风干后转移至焙烧炉，加热至200300度，焙烧0.51小时后粉碎制成熟土；将焙烧后的熟土按照质量比1:0.21的比例与堆肥混合，得到人工还原土壤，完成重金属污染沉积物的修复；整个过程成本低，修复效果好，具有很高的实用价值。权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 117548477 A2024.02.13CN 117548477 A1.一种沉积物重金属污染修复方法，其特征。

3、在于，所述方法包括：步骤1，对沉积物进行预处理：将采集的沉积物风干后球磨成颗粒物，利用磁铁棒去除颗粒物中的含铁颗粒，所述颗粒物直径不大于40微米；步骤2，电化学沉积去除重金属：将所述预处理后的沉积物转移至电解池，加入一定质量比的水和乙酸，采用交换电极法去除其中的重金属；步骤3，焙烧固化剩余重金属残留形成熟土：对电化学沉积后的完全反应物进行过滤，将过滤后的固体物制坯风干后转移至焙烧炉，加热至200300摄氏度，焙烧0.51小时后粉碎制成熟土；步骤4，将熟土与堆肥按比例混合完成修复：将焙烧后的熟土按照质量比1:0.21的比例与堆肥混合，得到人工还原土壤，完成重金属污染沉积物的修复。2.根据权利要求。

4、1所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述沉积物中的重金属包括：铜、铅、砷、汞、镉、铬中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述步骤2中的交换电极法具体包括以下步骤：步骤201，按照质量比1：25：0.050.25的比例加入水和乙酸后充分搅拌得到待反应物，所述待反应物为悬浊状态，静置24小时后悬浊浆下上分层；步骤202，在电解池的电极室中插入阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间1224小时；步骤203，将电极取出后充分搅拌电解池中的未完全反应物，带静置分层后交换电极室中的阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电。

5、压，反应时间1224小时；步骤204，重复所述步骤202和所述步骤203的反应过程 48次，完成电化学沉积过程。4.根据权利要求1所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述步骤3中，将过滤后的固体物制坯风干包括：在过滤后的固体物中按照质量比100150:1的比例加入碳酸钠粉末，混合均匀后制成生坯。5.根据权利要求3所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述电解池的电极室中插入的阴电极和阳电极为石墨电极。6.根据权利要求3所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，按照质量比1：2：0.25的比例在电解池中加入预处理后的沉积物、水和乙酸，充分搅拌得到待反应物。7.根据权利要求4所述的。

6、沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述电极室位于所述电解池的两端，所述电极室与所述电解池之间安装有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙是通过将石英砂、活性炭和零价铁按照质量比2:1:1的比例混合制备而成。8.根据权利要求1所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，所述步骤3之前，还包括：在电化学沉积后完全反应物中按照质量比10:1加入2%的壳聚糖溶液，充分搅拌后静置形成絮状沉淀；所述2%的壳聚糖溶液为壳聚糖、乙酸和水按照质量比2:1:97制成。9.根据权利要求6所述的沉积物重金属污染修复方法，其特征在于，对加入壳聚糖溶液的完全反应物进行过滤后，将获得的滤液二次利用；所述二次利用是将滤液与预处理。

7、后的沉积物按照质量比25:1的比例充分混合并加入电解池得到新的待反应物。权利要求书1/1 页2CN 117548477 A2一种沉积物重金属污染修复方法技术领域0001本发明属于土壤污染治理技术领域，具体涉及一种沉积物重金属污染修复方法。背景技术0002工业活动产生的大量重金属细微颗粒会伴随降雨、水流的作用在自然水体中沉积，形成重金属沉积物；这些重金属在沉积物在自然界中往往有着复杂的赋存形态、分布，如与粘土矿物、二氧化硅、碳酸盐吸附或附着形成络合物中，随着水环境的改变（如温度、PH值）这些附着的中金属又会被动态释放出来，对水环境造成持续威胁。0003目前，针对水体中的沉积物重金属的修复方法主要。

8、包括：覆盖掩蔽物隔离法、电化学沉积法、化学淋洗法以及生物降解法，覆盖物掩蔽物隔离容易受水流的侵蚀作用导致掩蔽物失效；化学淋洗法去除效率最高，但其淋洗剂EDTA、EDDS成本昂贵，而且修复后土壤残留的淋洗剂会抑制植物和细菌的生物降解作用；生物降解法修复速度慢，微生物的繁殖受客观环境条件影响较大，且一般情况下每种微生物都有其专一降解的污染物类型，并需要对富集污染物的植物进行进一步处理，否则污染物会重新释放到环境中；电化学沉积方法能够回收重金属溶液中的金属，并且不会产生二次的污染，因此正成为目前的热点研究方向。0004公开专利CN109160645A使用碳纸为对电极，施加电压和电流促使铁氧化物发生还。

9、原反应并释放出Fe2+，实现对铬元素的快速还原以及高效沉淀去除砷，利用铁氧化物对重金属阴离子的吸附能力，Cr(VI)还原产生的Cr(III)可在铁氧化物表面吸附并产生沉淀固定，As(III)会被氧化为As(V)并形成砷酸铁沉淀，从而可直接回收污染水体或土壤中的重金属，然而上述方法仅仅局限于铬和砷元素的去除，并不能很好的消除其它重金属对土壤的持续威胁；另外，对于目前的电化学沉积去除重金属的过程中，阴极液电解产生的氢氧根离子引起的“聚焦效应”会严重阻碍重金属的去除。0005针对上述情况，需要一种可以高效去除沉积物重金属，不对土壤造成二次污染并实现土壤修复的方法。发明内容0006本发明的目的在于提供。

10、一种沉积物重金属污染修复方法，具体技术方案如下：一种沉积物重金属污染修复方法，所述方法包括：步骤1，对沉积物进行预处理：将采集的沉积物风干后球磨成颗粒物，利用磁铁棒去除颗粒物中的含铁颗粒，所述颗粒物直径不大于40微米。0007步骤2，电化学沉积去除重金属：将所述预处理后的沉积物转移至电解池，加入一定质量比的水和乙酸，采用交换电极法去除其中的重金属。0008步骤3，焙烧固化剩余重金属残留形成熟土：对电化学沉积后的完全反应物进行过滤，将过滤后的固体物制坯风干后转移至焙烧炉，加热至200300摄氏度，焙烧0.51小时后粉碎制成熟土。说明书1/5 页3CN 117548477 A30009步骤4，将熟。

11、土与堆肥按比例混合完成修复：将焙烧后的熟土按照质量比1:0.21的比例与堆肥混合，得到人工还原土壤，完成重金属污染沉积物的修复。0010优选的，所述沉积物中的重金属包括：铜、铅、砷、汞、镉、铬中的一种或几种。0011优选的，所述步骤2中的交换电极法具体包括以下步骤：步骤201，按照质量比1：25：0.050.25的比例加入水和乙酸后充分搅拌得到待反应物，所述待反应物为悬浊状态，静置24小时后悬浊浆下上分层。0012步骤202，在电解池的电极室中插入阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间1224小时。0013步骤203，将电极取出后充分搅拌电解池中的未完全反应物，带静置分。

12、层后交换电极室中的阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间1224小时。0014步骤204，重复所述步骤202和所述步骤203的反应过程 48次，完成电化学沉积过程。0015优选的，所述电解池的电极室中插入的阴电极和阳电极为石墨电极。0016优选的，按照质量比1：2：0.25的比例在电解池中加入预处理后的沉积物、水和乙酸，充分搅拌得到待反应物。0017优选的，所述电极室位于所述电解池的两端，所述电极室与所述电解池之间安装有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙是通过将石英砂、活性炭和零价铁按照质量比2:1:1的比例混合制备而成。0018优选的，所述步骤3中，将过滤后的固体物制坯风。

13、干包括：在过滤后的固体物中按照质量比100150:1的比例加入碳酸钠粉末，混合均匀后制成生坯。0019优选的，所述步骤3之前，还包括：在电化学沉积后完全反应物中按照质量比10:1加入2%的壳聚糖溶液，充分搅拌后静置形成絮状沉淀；所述2%的壳聚糖溶液为壳聚糖、乙酸和水按照质量比2:1:97制成。0020优选的，对加入壳聚糖溶液的完全反应物进行过滤后，将获得的滤液二次利用；所述二次利用是将滤液与预处理后的沉积物按照质量比25:1的比例充分混合并加入电解池得到新的待反应物。0021本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明在电化学沉积的过程中，采用增加搅拌次数和轮换阴阳电极的方法，保证沉积反应物。

14、中的重金属颗粒充分溶解，反应物的PH值始终保持酸性且在较小的范围内波动，防止聚焦效应对去除重金属效果的影响。00222、本发明使用乙酸作为PH值控制剂，往电化学沉积结束后剩余的固体物滤渣中加入一定比例的碳酸钠，能够很好的消除乙酸对环境的影响；本发明还对剩余的固体物进行制坯焙烧将难溶重金属颗粒物进行固化，并加入堆肥还原土壤，实现沉积物重金属土壤的修复，整个过程成本低，修复效果好，具有很强的实用价值。附图说明0023图1为本发明实施例的一种沉积物重金属污染修复方法流程图。0024图2为本发明实施例的一种交换电极法流程图。说明书2/5 页4CN 117548477 A4具体实施方式0025为使本发明。

15、的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0026实施例如图1所示，为一种沉积物重金属污染修复方法流程图，该方法具体包括以下步骤：步骤1，对沉积物进行预处理：将采集的沉积物风干后球磨成颗粒物，利用磁铁棒去除颗粒物中的含铁颗粒，所述颗粒物直径不大于40微米。0027需要说明的是，本实施例采用的电化学沉积方法配合有可渗透反应墙，利用磁铁棒去除颗粒物中的含铁颗粒能够很好的消除后续电化学沉积过程。

16、中，过量铁离子对可渗透反应墙吸附效果的影响，另外，利用磁铁棒去除颗粒物中的过程中，少部分其它重金属颗粒也会被随之吸附，沉积物中的重金属包括：铜、铅、砷、汞、镉、铬中的一种或几种。0028步骤2，电化学沉积去除重金属：将所述预处理后的沉积物转移至电解池，加入一定质量比的水和乙酸，采用交换电极法去除其中的重金属。0029需要说明的是，步骤2中的交换电极法如图2所示，具体包括以下步骤：步骤201，按照质量比1：25：0.050.25的比例加入水和乙酸后充分搅拌得到待反应物，所述待反应物为悬浊状态，静置24小时后悬浊浆下上分层。0030在实验中，按照质量比1：2：0.25的比例在电解池中加入预处理后的。

17、沉积物、水和乙酸是一个较为理想的配比方案。0031步骤202，在电解池的电极室中插入阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间1224小时。0032步骤203，将电极取出后充分搅拌电解池中的未完全反应物，带静置分层后交换电极室中的阴电极和阳电极，连接直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间1224小时。0033步骤204，重复所述步骤202和所述步骤203的反应过程 48次，完成电化学沉积过程。0034需要说明的是，电解池的电极室中插入的阴电极和阳电极为石墨电极。电极室位于所述电解池的两端，所述电极室与所述电解池之间安装有可渗透反应墙，所述可渗透反应墙是通过将石英砂、活性。

18、炭和零价铁按照质量比2:1:1的比例混合制备而成。0035步骤3，焙烧固化剩余重金属残留形成熟土：对电化学沉积后的完全反应物进行过滤，将过滤后的固体物制坯风干后转移至焙烧炉，加热至200300度，焙烧0.51小时后粉碎制成熟土。0036需要说明的是，步骤3中，将过滤后的固体物制坯风干包括：在过滤后的固体物中按照质量比100150:1的比例加入碳酸钠粉末，混合均匀后制成生坯，这是因为乙酸虽然对环境危害较小，但没经有效处理直接排入水里，也会对水体和生态环境造成不利影响，碳酸钠和乙酸反应，当乙酸量不足时，反应方程式为：CH3COOH+Na2CO3=NaHCO3+CH3COONa；当乙酸量充足时，反应。

19、方程式为：说明书3/5 页5CN 117548477 A52CH3COOH+Na2CO3=H2O+CO2+2CH3COONa；而CH3COONa在340摄氏度下处于稳定状态，不会分解产生有害气体，含有醋酸钠的修复后沉积物土壤，在归还自然环境后，醋酸钠还可以持续对土壤中残留或新进入的重金属离子进行反应，造成不溶于水的沉淀，实现重金属离子的固定。0037另外，在步骤3之前，还包括：在电化学沉积后完全反应物中按照质量比10:1加入2%的壳聚糖溶液，充分搅拌后静置形成絮状沉淀；所述2%的壳聚糖溶液为壳聚糖、乙酸和水按照质量比2:1:97制成。0038步骤4，将熟土与堆肥按比例混合完成修复：将焙烧后的熟。

20、土按照质量比1:0.21的比例与堆肥混合，得到人工还原土壤，完成重金属污染沉积物的修复。0039另外，对加入壳聚糖溶液的完全反应物进行过滤后，将获得的滤液可以进行二次利用；二次利用的方法是将滤液与预处理后的沉积物按照质量比25:1的比例充分混合并加入电解池得到新的待反应物。0040在二次利用结束之后，需要在滤液中加入过量碳酸钠粉末，消除乙酸对环境PH值的影响。0041本实施例选用某工业园区附近水体采集的重金属污染沉积物样本，分为4个实验组，在实验前后分别测试样本中各个重金属的含量值。0042实验组一：采用500g样本、1000g水和5g乙酸充分搅拌得到待反应物，直流电源并施加35V/cm的电压。

21、，反应时间12小时后交换电极，重复4次，反应结束后过滤风干，再进行重金属含量测试。0043实验组二：采用500g样本、1000g水和25g乙酸充分搅拌得到待反应物，直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间24小时后交换电极，重复4次，反应结束后过滤风干，再进行重金属含量测试。0044实验组三：采用500g样本、2500g水和25g乙酸充分搅拌得到待反应物，直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间24小时后交换电极，重复4次，反应结束后过滤风干，再进行重金属含量测试。0045实验组四：采用500g样本、2000g水和20g乙酸充分搅拌得到待反应物，直流电源并施加35V/cm的电压，反应时间2。

22、4小时后交换电极，重复4次，反应结束后过滤风干，再进行重金属含量测试。0046实验数据如下：从实验结果中，可以得出，本实施例的方法对重金属的去除效果，尤其是对镉的除去能够达到90%以上。0047以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明说明书4/5 页6CN 117548477 A6的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书5/5 页7CN 117548477 A7图1图2说明书附图1/1 页8CN 117548477 A8。