电化学土壤处理装置和方法制造方法及图纸

一种电化学电池，其具有高性能合金阴极、抗氧化阳极、电解液和电源。电解液包含于栽培介质中，该栽培介质中包含水性溶液和大量运输离子。高性能合金阴极和抗氧化阳极至少部分浸没于栽培介质中。电源向抗氧化阳极供电，以吸引大量运输离子进而处理栽培介质。引大量运输离子进而处理栽培介质。引大量运输离子进而处理栽培介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学土壤处理装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月8日提交的名称为“ELECTROCHEMICAL SOIL TREATMENT APPARATUS AND METHOD”的申请号为62/871,214的共同未决美国临时申请的美国法典第35卷第119(e)节的权益，该申请通过引用并入本文。


[0003]本专利技术公开涉及电化学处理土壤和其他栽培介质(growth media)的系统、方法和装置，更具体地，涉及使用由抗氧化材料制成的阳极和由高性能合金制成的阴极的电化学处理系统。

技术介绍

[0004]电化学和离子运动可以在农业中发挥各种作用。例如，某些可溶性盐离子(例如氯离子)的积累会对土壤和地下水资源造成不利和长期的环境问题，因为氯化物是高度可溶性的，不会吸附在土壤颗粒上，不会降解，并且通常会抑制生物过程，特别是涉及精油的过程。
[0005]氯化物和氯离子污染会对土壤结构和渗透性产生不利影响。在一些实例中，氯离子的存在会抑制种子发芽。氯化物污染的土壤会失去支撑农作物、天然牧草或其他植被的能力。在一些情况下，这会导致土壤侵蚀。因此，需要一种更有效的方法来从土壤和其他栽培介质中去除盐和氯离子。
[0006]磷酸盐和硝酸盐含量是影响农业的其他因素，因此磷酸盐和硝酸盐可能是肥料中的关键成分。一种磷酸盐(磷矿石)被认为是不可再生资源，预计在未来将变得稀缺。此外，硝酸盐是植物材料的天然成分，在许多类型的植物(例如绿色蔬菜)中含量很高。然而，硝酸盐会在组织中积累，因此在大规模农业操作中，肥料中的硝酸盐会在蔬菜中积累。
[0007]此外，农业中磷酸盐的高投入水平已被确定为环境问题的一个原因。过量的磷酸盐会导致附近水体中藻类过度生长和水质下降，从而破坏农业环境。硝酸盐含量升高，会对人类、动物和农作物产生有害影响。硝酸盐会污染农田、湖泊、溪流、化粪池系统、动物饲料场、工业废水、卫生填埋场和垃圾场。因此，需要找到在农业中更有效地利用磷酸盐和硝酸盐的方法。
[0008]由于渗滤液的产生及其通过垃圾的迁移，垃圾填埋场是地下水和土壤污染的来源。在垃圾填埋场附近的地下水中可以发现过量的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐和重金属。
[0009]重金属构成了一组不明确的无机化学危害。最常见的重金属污染物包括铅、铬、砷、锌、镉、铜、汞和镍。不同于通过微生物作用被氧化成碳氧化物的有机污染物，这种重金属污染物不经历微生物降解或化学降解。因此，在引入重金属后，其在土壤中的总浓度会持续很长时间。因此，需要一种有效的系统来修复包含来自土壤的污染物(例如氯化物、磷酸盐、硝酸盐、重金属以及来自垃圾填埋场的其他污染物)的土壤。

技术实现思路

[0010]在各种实施方式中，电化学处理系统包括电化学电池，所述电化学电池具有高性能合金阴极、抗氧化阳极、电解液和直流(DC)电源。所述电解液包含在栽培介质中，所述栽培介质中包含水性溶液和大量(a plurality of)运输离子。所述高性能合金阴极和抗氧化阳极至少部分浸没于所述栽培介质中，并通过DC电源电连接。电源向抗氧化阳极供电，以吸引所述大量运输离子进而处理所述栽培介质。
附图说明
[0011]图1为根据本公开主题的电化学土壤处理系统的横截面局部侧视图。
[0012]图2为根据本公开主题的电化学土壤处理系统的另一个实施方案的横截面局部侧视图。
[0013]图3为根据本公开主题的电化学土壤处理系统的另一个实施方案的横截面局部侧视图。
[0014]图4为根据本公开主题的电化学土壤处理系统的另一个实施方案的横截面局部侧视图。
[0015]图5为根据本专利技术公开的示例性工艺。
具体实施方式
[0016]本专利技术公开涉及电化学处理土壤和其他栽培介质的系统、方法和装置，更具体地，涉及使用由抗氧化材料制成的阳极和由高性能合金制成的阴极的电化学处理系统。阳极和阴极可以至少部分地插入到栽培介质中，并且可以供电以产生电势差来使离子移动穿过栽培介质。
[0017]下面结合附图提供的详细描述旨在作为实例的描述，而不旨在代表可以构造或利用本实例的唯一形式。该描述阐述了实例的功能以及构建和操作实例的步骤顺序。然而，相同或等效的功能和顺序可以通过不同的实例来实现。
[0018]对“一个/种实施方案(one embodiment)”、“一个/种实施方案(an embodiment)”、“一个/种示例性实施方案(an example embodiment)”、“一个/种实施方式(one implementation)”、“一个/种实施方式(an implementation)”、“一个/种实例(one example)”、“一个/种实例(an example)”以及类似的引用表示所描述的实施方案、实施方式或实例可以包括特定的特征(feature)、结构或特点(characteristic)，但是每个实施方案、实施方式或实例不一定包括特定的特征、结构或特点。此外，这样的短语不一定指相同的实施方案、实施方式或实例。进一步地，当结合实施方案、实施方式或实例描述特定特征、结构或特点时，无论是否明确描述，应当理解这种特征、结构或特点都可以结合其他实施方案、实施方式或实例来实施。
[0019]阐述了许多具体细节，以便提供对所描述主题的一个或多个实施方案的透彻理解。然而，应当理解，没有这些具体细节也可以实施这些实施方案。
[0020]现在参考附图更详细地描述本主题公开的各种特征，其中相同的附图标记通常在全文中指代相同或相应的元件。附图和详细描述不旨在将所要求保护的主题限制为所描述的特定形式。相反，本专利技术旨在覆盖落入所要求保护的主题的精神和范围内的所有修改、等
同物和替代物。
[0021]本专利技术的电化学处理系统可用于移动土壤或其他栽培介质中的盐离子，特别是氯离子。在其他应用中，电化学处理系统可用于在电场存在下驱动磷酸盐和/或硝酸盐运动，以便以更有效的方式利用肥料。在其他应用中，电化学处理系统可以用作修复由将填埋材料(landfill material)放置在土壤或其他栽培介质中而产生的污染物(例如重金属离子)的过程的一部分。此外，电化学处理系统可用于将水从较低高度输送到较高高度(即，沿重力的相反方向)。
[0022]土壤和栽培介质可以理解为维持生命的有机物、矿物质、气体、液体和/或生物体的天然混合物或人工混合物。土壤可以作为植物生长的媒介，作为储存、供应和净化水的手段，作为邻近大气的改良剂，以及作为生物体和微生物的栖息地。在本公开中，土壤和/或栽培介质的主要功能是在农业应用中用作植物生长的培养基。
[0023]现在参考图1，示出了通常由数字100表示的电化学处理系统，用于处理土壤和/或其他栽培介质(通常由数字110表示)。系统100特别适用于在大的生长表面积114上从土壤110中除去氯化物、特别是氯离子运输离子112。系统100可以以组装的形式提供，或者作为用于组装的成套设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学处理系统，包括：电化学电池，所述电化学电池具有高性能合金阴极、抗氧化阳极、电解液和电源，其中所述电解液包含于栽培介质中，所述栽培介质中包含水性溶液和大量运输离子，其中所述高性能合金阴极和所述抗氧化阳极至少部分浸没于所述栽培介质中，和其中所述电源向所述抗氧化阳极供电，以吸引所述大量运输离子进而处理所述栽培介质。2.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其中所述抗氧化阳极包括选自石墨和贵金属合金的材料。3.根据权利要求2所述的电化学处理系统，其中所述贵金属合金包括选自金、铂、银、钯、铱、铑和钌的合金。4.根据权利要求2所述的电化学处理系统，其中所述贵金属合金包括已经填充电子d带的金属。5.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其中所述高性能合金阴极包括选自镍合金和铁合金的金属合金。6.根据权利要求6所述的电化学处理系统，其中高性能合金结构包括不锈钢。7.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其中所述运输离子选自氯离子、水离子、磷酸根离子和硝酸根离子。8.根据权利要求1所述的电化学处理系统，其中所述栽培介质包括填埋材料，所述运输离子包括来自填埋材料的污染物。9.根据权利要求8所述的电化学处理系统，其中所述运输离子包括重金属离子。10.一种用于处理包含水性溶液和大量运输离子的栽培介质的方法，所述方法包括：将高性能合金阴极和抗氧化阳极至少部分浸没于所述栽培介质中，将所述高性能合金阴极和所述抗氧化阳极连接到电源，以在所述高性能合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅赫鲁兹，
申请(专利权)人：梅赫鲁兹，
类型：发明
国别省市：