本發(fā)明涉及污染物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種重金屬分離方法、分離裝置及分離系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

重金屬是指比重大于5克每立方厘米的金屬，如金、銀、銅、鐵、鉛等。重金屬元素不能被生物降解，相反卻能在食物鏈的生物放大作用下大量富集，并通過飲食進(jìn)入人體。在人體內(nèi)，重金屬能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生絡(luò)合作用使它們失去生物活性。在我國，由于采礦業(yè)與化工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬或其化合物對環(huán)境造成了越來越大的污染。重金屬的含量不斷在環(huán)境中富集，大大超出了正常范圍，直接危害國民身體健康。

目前，水體中重金屬的治理主要還是依靠化學(xué)沉淀或吸附沉淀法。其中，法學(xué)沉淀法是根據(jù)不同重金屬的化學(xué)特性，靠投加化學(xué)藥劑，使重金屬與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生沉淀。吸附沉淀法根據(jù)不同重金屬的粒徑及表面特性，靠投加多孔物質(zhì)(如活性炭)將重金屬吸附而沉淀出來。上述兩種方法都是將重金屬從水體中沉淀出來，然后把重金屬污染物從水體中排出到污泥等外界環(huán)境中，排放出的重金屬仍然會對環(huán)境造成污染?？梢钥闯?，上述兩種方法都未能從本質(zhì)上解決重金屬污染的問題，而只是對重金屬污染物進(jìn)行了轉(zhuǎn)移而已。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種重金屬分離方法、分離裝置及分離系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有重金屬處理方法由于不能對重金屬進(jìn)行回收的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種重金屬分離方法，該方法包括如下步驟：向待處理物料中添加載磁體；將待處理物料與載磁體的混合物輸送至內(nèi)部施加有磁場的管道中；磁場對待處理物料中的重金屬進(jìn)行作用，使重金屬從待處理物料中分離。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離方法中，所述載磁體包括內(nèi)核和包覆于所述內(nèi)核的包覆層。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離方法中，所述內(nèi)核為鐵氧化合物。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離方法中，所述包覆層為聚合物電解質(zhì)。

可以看出，本發(fā)明通過向待處理液體中添加載磁體，以及向管道中施加磁場，不僅實(shí)現(xiàn)了從待處理物料中分離出重金屬，而且還實(shí)現(xiàn)了對重金屬的回收，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于重金屬排放到環(huán)境中而造成的污染問題。此外，由于對重金屬進(jìn)行了回收，所以處理后的物料中的重金屬含量低，也降低了后續(xù)的處理成本。

另一方面，本發(fā)明提出了一種重金屬分離裝置，該裝置包括：管道、磁場發(fā)生裝置和至少一個收納體；其中，所述管道為中空殼體，并且，所述中空殼體相對的兩個側(cè)面分別設(shè)置有輸入管和輸出管；個所述收納體均置于所述管道的底部，并且，各所述收納體的開口端均向上設(shè)置；所述磁場發(fā)生裝置連接于所述管道，用于向所述管道內(nèi)施加使待處理液體中的重金屬落入所述收納體的磁場。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述管道的底部開設(shè)有多個通孔，各所述通孔的內(nèi)壁向所述管道的外部均延設(shè)有環(huán)形連接體；各所述收納體與各所述環(huán)形連接體一一對應(yīng)地可拆卸連接。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述管道的側(cè)壁設(shè)置有開關(guān)門；各所述收納體均為開設(shè)于所述管道底部的沉降槽。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述輸入管與所述輸出管同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述管道為內(nèi)徑均勻的圓環(huán)體，所述輸入管的內(nèi)徑小于所述管道的內(nèi)徑。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述磁場的施加方向垂直于所述輸入管的軸線且指向所述管道的底部。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離裝置中，所述磁場為方向固定的均勻磁場。

本發(fā)明通過在管道內(nèi)施加磁場，不僅實(shí)現(xiàn)了從待處理物料中分離出重金屬，而且還實(shí)現(xiàn)了對重金屬的回收，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于重金屬排放到環(huán)境中而造成的污染問題。此外，由于對重金屬進(jìn)行了回收，所以處理后的物料中的重金屬含量低，也降低了后續(xù)的處理成本。

又一方面，本發(fā)明還提出了一種重金屬分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括載磁體添加裝置和上述任一種重金屬分離裝置；其中，所述載磁體添加裝置用于接收和混合待處理液體和載磁體；所述重金屬分離裝置與所述載磁體添加裝置相連接，用于接收并處理與所述載磁體相混合的待處理液體。

進(jìn)一步地，上述重金屬分離系統(tǒng)中，所述重金屬分離裝置為偶數(shù)個，并且，每兩個所述重金屬分離裝置為一組且并聯(lián)連接互為備用，以及各組所述重金屬分離裝置并聯(lián)連接；每個所述重金屬分離裝置的管道的輸入管和輸出管均安裝有閥門

由于重金屬分離裝置具有上述效果，所以具有該重金屬分離裝置的重金屬分離系統(tǒng)也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬分離方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

分離方法實(shí)施例：

參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種重金屬分離方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

步驟S1，向待處理物料中添加載磁體。載磁體可以由強(qiáng)磁性的內(nèi)核和外層的包覆層組成。其內(nèi)核能產(chǎn)生較強(qiáng)的順磁性，可以為鐵氧化合物，如四氧化三鐵等。內(nèi)核優(yōu)選為球型，包覆層可以由聚合物電解質(zhì)組成。具體實(shí)施時，可以在球體內(nèi)核的外圍負(fù)載上高分子化合物包覆層，包覆層可以為PEO、PLA等中的一種或多種，使高分子外圍帶負(fù)電荷，可吸附溶液中的重金屬離子形成化合物。

步驟S2，將待處理物料與載磁體的混合物輸送至內(nèi)部施加有磁場的管道中。具體實(shí)施時，可以在管道外部設(shè)置一磁場發(fā)生裝置，通過該磁場發(fā)生裝置使管道內(nèi)部產(chǎn)生磁場。

步驟S3，磁場對待處理物料中的重金屬進(jìn)行作用，使重金屬從待處理物料中分離。在重金屬離子的影響下，內(nèi)核的磁性會發(fā)生一定的變化，在管道外加磁場的影響下，會產(chǎn)生不同的作用力與移動活性，最終使重金屬從待處理物料中分離出。

本實(shí)施例的工作原理：金屬化合物中絕大多數(shù)都是順磁性的，有些甚至是強(qiáng)磁性的。順磁性的材料對磁場會有響應(yīng)。從原子結(jié)構(gòu)來看，組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿的內(nèi)殼層。但因其相互作用遠(yuǎn)小于熱運(yùn)動能，磁矩的取向無規(guī)，使材料不能形成自發(fā)磁化。通過投加一種載磁體，使含重金屬的物料與該載磁體在制漿池中攪拌并混合，載磁體可以由強(qiáng)磁性的內(nèi)核與外層的聚合物電解質(zhì)組成。其中，強(qiáng)磁性的內(nèi)核可吸附物料中的重金屬。外層的聚合物電解質(zhì)沉積于內(nèi)核上，既不影響內(nèi)核與重金屬的磁力作用，又能在酸、堿、鹽環(huán)境中保護(hù)內(nèi)核不受侵蝕。在混合階段，載磁體能與重金屬相結(jié)合形成細(xì)小的磁性懸浮物，并在磁力源的影響下集中遷移并進(jìn)行收集

可以看出，本實(shí)施例通過向待處理液體中添加載磁體，以及向管道中施加磁場，不僅實(shí)現(xiàn)了從待處理物料中分離出重金屬，而且還實(shí)現(xiàn)了對重金屬的回收，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于重金屬排放到環(huán)境中而造成的污染問題。此外，由于對重金屬進(jìn)行了回收，所以處理后的物料中的重金屬含量低，也降低了后續(xù)的處理成本。

分離裝置實(shí)施例：

參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該裝置包括：兩端封閉的管道1、收納體2和磁場發(fā)生裝置(圖中未示出)。

其中，管道1相對的兩個側(cè)面分別設(shè)置有輸入管11和輸出管12。具體地，管道1可以為兩端封閉的環(huán)形體。優(yōu)選地，輸入管11與輸出管12同軸設(shè)置，并且，輸入管11和輸出管12的軸線與管道1的軸線相重合或平行。

收納體2置于管道1的底部，并且，收納體2與管道1可拆卸連接，收納體2設(shè)有開口端且向上設(shè)置，收納體2的收納空間與管道1內(nèi)部空間相連通。需要說明的是，本實(shí)施例中的底部為管道1下方的部位。具體實(shí)施時，收納體2可以設(shè)置一個、兩個，也可以設(shè)置多個，收納體2的具體數(shù)量可以根據(jù)需分離重金屬種類相對應(yīng)，每個收納體2用于收納一種重金屬。

磁場發(fā)生裝置連接于管道1，用于向管道1內(nèi)施加使待處理液體中的重金屬落入收納體2的磁場。具體地，磁場發(fā)生裝置可以為設(shè)置于管道1外壁的磁力源，具體實(shí)施時，該磁力源可以選擇能夠產(chǎn)生磁場的線圈等，當(dāng)然，也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的能夠產(chǎn)生磁場的其他裝置，例如磁鐵等，本實(shí)施例對磁力源的具體形式不做任何限定。磁場發(fā)生裝置也可以為磁性物質(zhì)，管道1的側(cè)壁可以設(shè)置一環(huán)形空間，磁性物質(zhì)可以填充在該環(huán)形空間內(nèi)。

本實(shí)施例的分離過程：經(jīng)與載磁體相混合的待處理物料以一定的速度通過輸入管11輸入至管道1內(nèi)，載磁體與重金屬混合后形成的磁性懸浮物受到管道1內(nèi)磁場的作用，以拋物線的軌跡在管道1內(nèi)向管道1的下方運(yùn)動，進(jìn)而落入收納體內(nèi)。由于不同的重金屬受磁場影響的能力不同，所以不同重金屬的運(yùn)動軌跡也不同，這樣，含有不同重金屬的磁性沉積物會落入不同的收納體2內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對不同重金屬的分離和收集。然后可分別用洗液將附著收納體2上的重金屬洗下，用于后續(xù)提純或精煉，剩余的物質(zhì)經(jīng)水洗、過濾后，可重新獲得載磁體，經(jīng)干燥可循環(huán)利用。

需要說明的是，本實(shí)施例是利用管道1向下方向的磁場使重金屬向下運(yùn)動，進(jìn)而落入收納盒內(nèi)，具體實(shí)施時，可以直接對內(nèi)管2施加沿徑向向下磁場，即圖2所示的B方向，也可以對內(nèi)管2施加與內(nèi)管2軸向成一定角度的磁場，利用該磁場的徑向向下的分量來對重金屬進(jìn)行吸附。此外，磁場可以為固定的均勻磁場。優(yōu)選地，磁場的施加方向垂直于輸入管11的軸線且指向管道1的底部。

可以看出，本實(shí)施例通過在管道1內(nèi)施加磁場，不僅實(shí)現(xiàn)了從待處理物料中分離出重金屬，而且還實(shí)現(xiàn)了對重金屬的回收，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于重金屬排放到環(huán)境中而造成的污染問題。此外，由于對重金屬進(jìn)行了回收，所以處理后的物料中的重金屬含量低，也降低了后續(xù)的處理成本。

繼續(xù)參見圖2，圖中還示出了收納體2的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。如圖所示，管道1的底部開設(shè)有多個通孔，每個通孔的內(nèi)壁向管道1的外部均延設(shè)有環(huán)形連接體；收納體2與環(huán)形連接體可拆卸連接。具體地，收納體2置于管道1的外部，收納體2設(shè)有一開口端，開口端與環(huán)形連接體可拆卸連接。優(yōu)選地，收納體2與環(huán)形連接體螺紋或法蘭連接。

上述實(shí)施例中，收納體2也可以為開設(shè)于管道1內(nèi)底部的多個沉降槽。管道1的側(cè)壁設(shè)置有開關(guān)門，通過該開關(guān)門取出各沉降槽內(nèi)收集的磁性沉積物。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)待處理物料進(jìn)入管道1的初始流速較大時，各重金屬之間運(yùn)動軌跡的區(qū)別也較明顯，便于不同重金屬的分離，圖2中的三條軌跡A、軌跡B和軌跡C分別為三種不同重金屬的運(yùn)動軌跡，輸入管11的內(nèi)徑小于管道1的最小內(nèi)徑。具體地，管道1可以為內(nèi)徑均勻的圓環(huán)體，輸入管11的內(nèi)徑小于該圓環(huán)體的內(nèi)徑。

綜上，本實(shí)施例通過在管道1內(nèi)施加磁場，不僅實(shí)現(xiàn)了從待處理物料中分離出重金屬，而且還實(shí)現(xiàn)了對重金屬的回收。

分離系統(tǒng)實(shí)施例：

參見圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的重金屬分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括載磁體添加裝置和上述任一種重金屬分離裝置。其中，載磁體添加裝置與重金屬分離裝置相連接。重金屬分離裝置的具體實(shí)施過程參見上述說明即可，本實(shí)施例在此不再贅述。具體實(shí)施時，載磁體添加裝置可以是一種配有攪拌裝置的制漿池6，載磁體添加裝置將接收的待處理物料和載磁體進(jìn)行攪拌混合，并將與載磁體充分混合后的待處理物料輸送入重金屬分離裝置。重金屬分離裝置利用內(nèi)部的磁場將接收的待處理物料中的重金屬分離至收納槽內(nèi)。

具體實(shí)施時，上述分離系統(tǒng)中還可以設(shè)置泵5，泵5的輸入口與制漿池6相連，泵5的輸出口與重金屬分離裝置3的輸入管相連接，泵5用于將制漿池6中的待處理物料輸入至重金屬分離裝置3中。

上述實(shí)施例中，重金屬分離裝置可以為偶數(shù)個，并且，每兩個重金屬分離裝置為一組且并聯(lián)連接互為備用，以及各組重金屬分離裝置之間并聯(lián)連接。

每個重金屬分離裝置的管道的輸入管和輸出管均安裝有閥門，以便于切換操作。參見圖3，保持截止閥4a與4b開啟，截止閥7a與7b關(guān)閉?；旌虾玫奈锪嫌杀?打至第一重金屬分離裝置3內(nèi)，受磁力影響的不同的磁性懸浮物可選擇性收集。一定時間后，關(guān)閉4a與4b，同時開啟7a與7b，將第一重金屬分離裝置3切換成另一路備用的第二重金屬分離裝置8，保持設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。待將第二重金屬分離裝置8中沉積的磁性懸浮物清理干凈后，可回裝待用，再將第一重金屬分離裝置3切換至工作狀態(tài)。

由于重金屬分離裝置具有上述效果，所以具有該重金屬分離裝置的重金屬分離系統(tǒng)也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的重金屬分離裝置、分離系統(tǒng)及分離方法原理相似，相關(guān)之處可以相互參照。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。