[发明专利]用于放射性污染土壤治理的固化吸附与磁分离反应器系统

说明书

技术领域

本发明属于放射性核素污染修复与治理技术领域，特别涉及一种用于放射性污染土壤治理的固化吸附与磁分离反应器系统。

背景技术

放射性污染土壤修复是极其复杂的世界性难题，日本福岛核事故发生后，经过几年的修复，受污染区域辐射强度远没有达到20mSv的平均水平。放射性污染土壤治理的常规方法主要有机械搬运法、超积累植物吸收法、化学提取法、生物修复和自然衰减消除法等。机械搬运法是采用大型机械和设备，铲除地表污染的土壤等物质，转移到指定场所后采取焚烧、固化、掩埋等方法处理，将放射性物质进行隔离，该方法工程量大，而且在转移过程中会对设备造成污染，还可能因抛洒和泄漏等造成放射性污染进一步扩散；化学提取法对于小规模的放射性污染处理比较合适，但是其处理费用昂贵且易产生二次污染；超积累植物吸收法是通过植物对放射性核素的高选择性富集后对植物进行焚烧处理，该方法的缺点是处理周期长。随着核技术在生产、生活中的广泛应用，放射性核素作为环境中最主要的潜在核污染物受到广泛关注，探寻高效的放射性核素污染土壤的修复技术成为近年来的研究热点。目前还缺少用于放射性污染土壤治理的固化吸附与磁分离反应器系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于放射性污染土壤治理的固化吸附与磁分离反应器系统。其具体步骤如下：

固化吸附与磁分离反应器系统由进样管(1)、环形电磁铁(2)、平台(3)、支撑柱(4)、出样口(5)、开关阀门(6)、复合污染土壤(7)、搅拌轴(8)、搅拌叶片(9)、环形布水管(10)、反应器(11)和搅拌电机(12)组成；进样管(1)到反应器(11)顶端的距离为25cm，进样管(1)与水平线的夹角为30度；环形电磁铁(2)位于反应器壁(11)的外围，到反应器(11)顶端距离为30cm；支撑柱(4)位于平台(3)的下部，用于支撑反应器(11)；出样口(5)位于反应器(11)底部，在出样口(5)上安装开关阀门(6)，用于控制土壤的排出；环形布水管(10)位于反应器(11)的内壁上，环形布水管(10)到反应器(11)顶端距离为20cm；搅拌叶片(9)固定在搅拌轴(8)上，搅拌轴(8)与搅拌电机(12)相连；反应器(11)内装填复合污染土壤(7)，将复合污染土壤(7)装填至与进样管(1)底部的距离为5cm；复合污染土壤(7)由土壤固化吸附剂和放射性污染土壤组成，其中土壤固化吸附剂和放射性污染土壤的质量比为1：75。

所述土壤固化吸附剂由如下方法制备：

(1)将250mL去离子水加入到容积为1000mL的三口烧瓶中，然后放到温度为75℃的恒温水浴锅中，在气体流速为130L/h的条件下向三口烧瓶中通入氮气35分钟，得到去离子水A；

(2)向去离子水A中加入0.0625mol的CoCl₂·6H₂O，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到溶液A1；

(3)将250mL去离子水加入到容积为1000mL的三口烧瓶中，然后放到温度为75℃的恒温水浴锅中，在气体流速为130L/h的条件下向三口烧瓶中通入氮气35分钟，得到去离子水B；

(4)向去离子水B中加入0.125mol的FeCl₃·6H₂O，在1000r/min条件下搅拌15分钟，得到溶液B1；

(5)将溶液A1加入到溶液B1中，在温度为80℃的摇床中摇动30分钟，得到混合液C；

(6)向混合液C中加入150mg的NaOH，然后放到温度为75℃的恒温水浴锅中，在气体流速为130L/h的条件下向混合液中通入氮气120分钟，得到混合液D；

(7)向混合液D中加入150mL去离子水，在1000r/min条件下搅拌15min后采用磁铁进行磁分离，弃去上清液，得到混合物E；

(8)向混合物E中加入250mL乙醇，在1000r/min条件下搅拌15min后采用磁铁进行磁分离，弃去上清液，得到混合物F；

(9)向混合物F中加入250mL乙醇，在1000r/min条件下搅拌15min后采用磁铁进行磁分离，弃去上清液，得到混合物G；

(10)将混合物G在60℃条件下干燥12h，得到物质H；

(11)将50g钙基蒙脱石加入到200mL摩尔浓度为1.2mol/L的NH₄Cl溶液中，在温度为30℃的摇床中摇动12小时，得到混合液I；