[发明专利]土壤重金属污染物的磁选分离净化装置及方法

说明书

本发明披露了土壤重金属污染物的磁选分离净化装置及方法，包括：机件悬挂支撑系统、磁选分离系统及收集分滤系统，其中悬挂支撑系统中升降杆控制磁选分离净化装置的升降操作，牵引杆牵引支撑地轮前行；磁选分离系统中一磁选分离鼓内由电磁芯体上缠绕电磁线圈构成磁选分离作用体；牵引杆上轴杆部件通过传动轴驱动搅拌轮在泥浆中旋转，同时驱动磁选分离作用体旋转；两侧密封的磁选分离鼓中由带导向框引出传输带，传输鼓面上牵引过来的重金属悬浮物；收集分滤系统中通过抽滤输水泵出水口装的冲淋喷头将传输带上的重金属悬浮物冲淋到收集滤桶之内套桶，并通过收集滤桶之外套桶底部抽滤、输水形成滤水循环。

技术领域

本发明涉及应用于生态环境污染治理的机械设备，尤其涉及土壤重金属污染物的磁选分离净化装置及方法。

背景技术

土壤是农业生产的基础，土壤环境的恶化直接威胁到人类粮食的生产及安全。从2009年至今，我国发生的几十余起重大特大重金属污染事件均已给人们的生命安全造成极大危害。与常见的大气污染、水污染、工业固体废弃物污染相比，土壤重金属污染具有不可见性和隐蔽性，它会导致土壤肥力退化、农作物产量降低和品质下降，并通过作物累积吸收到作物的可食部位，进入食物链，还可以通过径流和淋洗作用污染地表和地下水，恶化水环境，影响食品安全，危及人类生命和健康。因此，土壤重金属污染已成为制约我国农业可持续发展和高产稳产的主障因素之一，故而其综合防治的成败与否便成为问题解决的关键。

现阶段用于土壤重金属污染修复的药剂和材料主要分为化学淋洗剂、土壤改良剂和生物修复材料几类。化学淋洗剂和土壤改良剂都是在土壤的原位进行处理的，方便可行；但其只是改变了重金属在土壤中的形态，不能将重金属永久去除，因而有可能对土壤造成二次污染。生物修复材料包括植物材料和微生物材料，主要通过对土壤重金属的吸收、富集和转化达到去除重金属或降低重金属毒性的目的。生物修复材料成本低廉、经济环保，且不会破坏土壤结构；但其处理时间周期较长，易对农田耕作产生影响。

因此，迫切需要一种选择性更高、更简单快速的去除污染农田的重金属和修复土壤的方法，能够将有毒重金属、贵金属、稀有金属等有害物从土壤多相体系中移除分离出来，对提高土壤质量、保护生态环境以及保障粮食稳产高产起到至关重要的作用。

近年来，磁性螯合吸附重金属的新材料研究和应用技术备受关注。磁性螯合吸附重金属材料的应用，是利用有机高分子网络内部螯合基团与金属离子生成螯合物，再进一步通过磁选方法分离螯合材料吸附的土壤重金属污染物，进而实现净化土壤的目的。通过材料结构设计和有机合成诸方面的研究，目前已经发展形成吸附容量更大、吸附选择性好及靶向性更强的系列磁性固体螯合剂新产品，能够强力吸附土壤溶液中的多种重金属，实现磁选移出土壤体系的第一步，具有对土壤化学扰动小、选择性更高及快捷、便于进行工程化实施等优点。然而，与此相配套的有效去除、回收土壤重金属污染物的技术却相对较落后，相应的设备研发也严重滞后，大大制约了磁性固体螯合吸附新材料在重金属污染农田土壤中的大面积推广应用。

综上所述，随着土壤重金属快速移除净化新材料的大力发展，土壤重金属污染修复产业也日渐兴旺，需要加快磁性固体螯合吸附新材料在重金属污染农田土壤修复净化应用中的研究，同时，开发从土壤中磁选移除磁性螯合吸附的重金属污染固体的轻量化、实用化设备之技术也迫在眉睫。显然这对于实现农田土壤重金属有效移除净化及确保作物稳产高产，均具有重要的意义。

当前关于磁性固体螯合吸附材料对重金属磁选分离的作用原理已有不少报道，但在土壤溶液体系中通过磁选分离磁性螯合吸附的重金属污染物这方面还未见有实施技术和相关报道。由于土壤溶液体系具有多相性，使得分离装置的研发与分离技术的应用具有较大的困难性和复杂性。同时，从土壤中分离土壤重金属污染物的工艺原理与对简单矿物的磁选分离原理也截然不同；而且关于从土壤或农田中分离净化土壤重金属污染物的设备、技术及与之相适应配套的农业机械缺乏，特别是通过连续作业方式磁选分离农田土壤中磁性螯合吸附的重金属污染物的相关机械设备，目前尚属空白。

发明内容