一种移除土壤重金属污染的磁选净化治理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征在于它以反应性或吸附性磁载体颗粒材料对土壤中的重金属进行吸附捕集，然后进行磁选与土壤分离，依次包括：①土壤准备并制泥浆的步骤；②磁载体吸附捕集重金属的步骤；③磁选分离的步骤；④材料再生的步骤；⑤回收重金属集中处置的步骤。本发明专利技术可以弥补现有客土法、化学法、物理法、生物法进行土壤修复存在的不足，具有方法简单，磁载体颗粒材料可以再生循环利用，治理成本低，能够发挥选矿技术和选矿机械的优势，可开展大中小多种规模污染土壤重金属移除减量净化修复，全过程无大量污(废)水产生，不造成二次污染或异地污染，而且能够回收重金属。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，属环境材料及资源环境领域。
技术介绍
目前对土壤重金属污染治理方法主要有五类，一类是工程措施：包括换土和深耕翻土等措施；第二类是传统化学反应治理方法，如沉淀法等；第三类物理修复法，对重金属浓缩和分离，包括反渗透法、蒸发浓缩等；第四类为生物法修复，如植物微生物修复技术等。除了上述方法外，也进行着第五类方法——“环境材料修复法”的研究。其中一部分技术以对土壤重金属吸附固定为特点，如多种矿物材料吸附固定重金属；另外，基于具有吸附性能的磁载体颗粒材料对重金属进行吸附捕集，以磁选分离方法分离场地或农田土壤中有害重金属的方法并不多见。在申请号CN201410287253中国专利技术专利申请中，公开了“一种原位分离土壤有害重金属的方法”，先通过旋耕机制备泥浆，再用磁选分离机将其重金属从泥浆状土壤中分离，然后用集料盆收集分离出的有害重金属，最后综合利用分离出的有害重金属；其方法包括以下步骤：取样试验：放水浸泡3～5天；用旋耕机将土壤和稀释剂进行充分活化，用聚合置换剂置换并用磁选分离机的磁体磁吸：分离处理：让磁选分离机的磁体表面吸附的重金属脱落在集料盆内，使土壤中的重金属分离出来，使之成为无毒土壤，最后将分离出的有害金属从集料盆中取出处理或进行综合利用。很显然，聚合置换剂本身无磁性，具有磁性的有害重金属并不多见，而用磁选方法分离非磁性重金属效果不好，导致该法应用面受到极大局限。在申请号CN2014102854637中国专利技术专利申请中，公开了“一种分离水田土壤中有害重金属的方法”，该方法采用添加解胶剂和聚合置换剂，先将土壤形成可以流动的胶体，再用聚合高分子材料使之置换吸附，然后用磁铁或电磁铁了将其分离，最后达到分离土壤中铅、镉、砷、铬、汞的目的。很显然，聚合高分子材料和铅、镉、砷、铬、汞本身并不具有磁性，也很难被磁体磁化，导致该磁选法应用面收到极大局限。在申请号CN2014102852595中国发明专利申请中，公开了“一种分离水田土壤中镉、铅、铬、砷、汞的方法”，该方法采用添加解胶剂和聚合置换剂，其分离方法包括如下步骤：一、对田中土壤取样；二、分析土样实；三、除草浸泡；四、活化；五、置换吸附；六、搅拌磁吸；最后经过集中收集，达到分离解毒的目的。很显然，解胶剂和聚合置换剂及铅、镉、砷、铬、汞本身并不具有磁性，导致该磁选法应用面受到极大局限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种基于磁载体颗粒材料移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，能够开展大中小规模污染土壤重金属移除减量修复，全过程不造成二次污染或异地污染，而且能够回收重金属，磁载体材料可以再生循环利用，方法简单。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，以反应性或吸附性磁载体颗粒材料对土壤中的重金属进行吸附捕集，然后进行磁选与土壤分离为特征，依次包括：①场地或农田土壤准备并制泥浆的步骤；②磁载体捕集重金属的步骤；③磁选分离的步骤；④材料再生的步骤；⑤回收重金属集中处置的步骤。如图1所示。按上述方案，所述场地或农田土壤准备并制泥浆的步骤依次包括如下步骤：土壤除杂、粉碎、磨细、加水制泥浆。其中，所述土壤除杂包括过筛除作物植物茎秆、碎石等，磁选去除磁性物质如铁丝铁钉等，得到除杂后的土壤；所述粉碎、磨细采用粉碎机和磨机完成，使除杂后的土壤颗粒达60-100目左右；所述加水制泥浆是按照干土壤质量1-4倍加入水，形成具有液态流动性的泥浆。按上述方案，所述磁载体捕集重金属的步骤是：在步骤①所得泥浆中加入磁载体，充分拌混1-10小时，得到磁载体和土壤泥浆的混合泥浆，其中磁载体的加入量为干土壤质量的0.05-1.5wt％。所述充分拌混是指在搅拌机械辅助下，通过1-10小时搅拌使磁载体与泥浆中的重金属充分接触，从而达到吸附捕集重金属的目的。按上述方案，所述磁选分离的步骤是借助磁铁或磁选机械对步骤②所得混合泥浆进行磁分离，分别得到已负载重金属的磁载体和移除重金属后的土壤泥浆。所述磁选机械，包括连续式磁分离和间断式磁分离的永磁分离机械和电磁分离机械。按上述方案，所述磁载体材料再生的步骤是将步骤③所得已负载重金属的磁载体进行洗脱，从而得到重金属溶液和洗脱重金属后的磁载体。其中，洗脱重金属后的磁载体经洗涤后即可再生并重复使用。所述洗脱是指采用洗脱剂浸泡或者淋洗步骤③所得已负载重金属的磁载体，所述洗脱剂为无机强酸溶液，如pH为1-3的硫酸、盐酸、磷酸的水溶液。按上述方案，所述回收重金属集中处置的步骤是将步骤④所得重金属溶液中的重金属沉淀出来，并过滤回收；所得滤液调pH至达到排放标准。本专利技术中，所述磁载体为天然或人工合成的磁性颗粒材料，其作为反应性磁载体或吸附性磁载体(图1)对土壤中的重金属进行选择性反应或吸附，从而实现对重金属的吸附捕集并与土壤分离。为达到用磁选分离方法移除土壤非磁性重金属污染目的，磁载体可以直接选择磁性矿物粉体作为磁性颗粒材料(用F表示)，如磁铁矿粉体(Fe3O4)，在其表面接枝有机吸附基团(用AG表示，如氨羧基团、有机硫基团等)后作为吸附性磁载体(用F-AG表示)；也可以用无机物(用S表示，如SiO2等，)对磁性颗粒材料(F)进行表面包覆，生成核壳结构(用FS表示，如Fe3O4SiO2等)，再在FS表面接枝有机吸附基团(AG)后作为吸附性磁载体(用FS-AG表示])，如图2所示。本专利技术提供了磁性固体氨羧吸附剂颗粒材料，其作为磁载体应用于本专利技术中。该磁性固体氨羧吸附剂颗粒材料，以表面包覆无机物的磁性粉体(FS)作为核壳结构基体，通过表面修饰反应在壳层表面引入氨基，再在氨基上进行羧甲基化反应，得到表面包覆氨羧吸附基团的核壳结构磁载体(用FS-[氨羧AG]表示，如图3所示)，即为核壳结构的磁性固体氨羧吸附剂颗粒材料；也可以直接在磁性颗粒材料(F)表面直接引入氨基，再在氨基上进行羧甲基化，得到表面包覆氨羧吸附基团的非核壳结构磁载体(用F-[氨羧AG]表示，如图4所示。其中，所述磁性颗粒材料F选自Fe3O4粉体、铁粉或其它磁性粉体材料中的一种，所述磁性颗粒材料F和FS的粒径优选0.10-40.0μm。上述核壳结构的磁性固体氨羧吸附剂颗粒材料FS-[氨羧AG]的制备方法，具体包括如下步骤：1)表面氨基化：取表面包覆有无机物的磁性粉体(FS)作为核壳结构基体，加入有机溶剂搅拌形成均匀悬浮液后，加入含氨基的硅烷偶联剂进行搅拌反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征在于它以反应性或吸附性磁载体颗粒材料对土壤中的重金属进行吸附捕集，然后进行磁选与土壤分离，依次包括：①场地或农田土壤准备并制泥浆的步骤；②磁载体吸附捕集重金属的步骤；③磁选分离的步骤；④磁载体材料再生的步骤；⑤回收重金属集中处置的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征在于它以反应性或吸附
性磁载体颗粒材料对土壤中的重金属进行吸附捕集，然后进行磁选与土壤分离，依次包括：
①场地或农田土壤准备并制泥浆的步骤；②磁载体吸附捕集重金属的步骤；③磁选分离的步
骤；④磁载体材料再生的步骤；⑤回收重金属集中处置的步骤。
2.根据权利要求1所述的一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征
在于所述场地或农田土壤准备并制泥浆的步骤依次包括如下步骤：土壤除杂、粉碎、磨细、
加水制泥浆。
3.根据权利要求1所述的一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征
在于所述磁载体捕集重金属的步骤是：将步骤①所得泥浆中加入磁载体，充分拌混1-10小
时，得到磁载体和土壤泥浆的混合泥浆，其中磁载体的加入量为干土壤质量的0.05-
1.5wt％。
4.根据权利要求1所述的一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征
在于所述磁选分离的步骤是借助磁选机械对步骤②所得混合泥浆进行磁分离，分别得到已负
载重金属的磁载体和移除重金属后的土壤泥浆。
5.根据权利要求1所述的一种移除土壤重金属污染的磁选分离净化治理工艺，其特征
在于所述磁载体材料再生的步骤是将步骤③所得已负载重金属的磁载体进行洗脱，从而得到<...

【专利技术属性】
技术研发人员：范力仁，
申请(专利权)人：武汉中地金盾环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42