[科普中国]-物理分离修复

物理分离修复过程

根据物质的颗粒特性，如粒级、形状、密度或磁性，可达到对污染物的分离，主要分离过程包括以下几个方面：

1、针对不同土壤颗粒粒级 (如粗砂、细砂和细粒等)、粒径或形状，可通过不同大小、形状网格的筛子 (如格筛、振动筛)进行分离；

2、依据颗粒水动力学原理，将不同密度的颗粒，通过其重力作用导致的不同沉降、沉淀速率进行分离；

3、根据颗粒表面特性的不同，采用浮选法，将其中一些颗粒吸引到目标泡沫上进行分离；

4、一些物质具有磁性，或者污染物本身具有磁感应效应，尤其是一些重金属，可采用磁分离法进行分离。1

物理分离修复方法粒径分离根据颗粒直径分离固体叫筛分或过滤，它是将固体通过特定网格大小的线编织筛的过程。粒径大于筛子网格的颗粒留在筛子上，粒径小的部分通过筛子。但是，这个分离过程不是绝对的，大的不对称形状颗粒也可能通过筛子；小的颗粒也可能由于筛子的部分堵塞或粘在大颗粒表面而无法通过。如果让大颗粒在筛子上堆积，有可能将筛孔堵住。因此，筛子通常要有一定的倾斜角度，使大颗粒滑下。筛子或者是静止的，或者采取某种运动方式以便将堵塞筛孔的大颗粒除去。

水动力学分离水动力学分离是基于颗粒在流体中的移动速度将其分成两部分或多部分的分离技术。颗粒在流体中的移动速度取决于颗粒大小、密度和形状。可以通过强化流体在与颗粒运动方向相反的方向上的运动，提高分离效率。

如果落下的颗粒低于有效筛分的粒径要求 (通常是200μm)，此时可采用粒度分级法。如筛分一样，粒度分级也依赖于颗粒大小。但是，与筛分方式不同的是，粒度分级还与颗粒密度有关。湿粒度分级机 (水力分级机)比空气分级机更常用一些。分级机适用于较宽范围内颗粒的分离。过去用大的淘选机从废物堆积场中分离直径几毫米的汽车蓄电池铅，其他分级机如螺旋分级机和沉淀筒也被用来从泥浆中分离细小颗粒。水力旋风分离器也能够分离极小的颗粒，但最常用于5～150μm粒级的分离。水力旋风分离器是体积较小、价格便宜的设备。为了提高处理能力，通常要并联使用多个水力旋风分离器。

密度 (或重力)分离基于物质密度，可采用重力富集方式分离颗粒。在重力和其他一种或多种与重力方向相反的作用力的同时作用下，不同密度的颗粒产生的运动行为也有所不同。尽管密度不同是重力分离的主要标准，但是颗粒大小和形状也影响分离。一般情况下，重力分离对粗颗粒比较有效。

重力分离技术对于粒径在10～50μm范围的颗粒仍然有效，用相对较小的设备可能达到更高的处理能力。在重力富集器中，振动筛能够分离出150μm～5cm的粗糙颗粒，这个范围也可以放宽到75μm～5cm。对于颗粒密度差异较大的未分级 (粒径范围较宽)的土壤，或者颗粒密度差异不大但事先经过分级 (粒径范围较窄)的土壤，设备处理性能都会相应提高。重力分离设备包括振动筛、螺旋富集器、摇床和比目床等。

脱水分离物理分离技术大多要用到水，以利于固体颗粒的运输和分离。脱水是为了满足水的循环再利用的需要，另外，水中还含有一定量的可溶或残留态重金属，因而脱水步骤是很有必要的。通常采用的脱水方法有过滤、压滤、离心和沉淀等。

泡沫浮选分离泡沫浮选法最初发明于20世纪初，目的在于对选矿业中处理起来不够经济、准备废弃的低等矿进行再利用。基于不同矿物有不同表面特性的原理，泡沫浮选法被用来进行粒度分级。通过向含有矿物的泥浆中添加合适的化学试剂，人为地强化矿物的表面特性而达到分离的目的。气体由底部喷射进入含有泥浆的池体，特定类型矿物选择性地黏附在气泡上并随着气泡上升到顶部，形成泡沫，这样就可以收集到这种矿物。成功的浮选要选择表面多少具有一些憎水性的矿物，这样矿物才能趋近空气气泡。同时，如果在容器顶部气泡仍然能够继续黏附矿物颗粒，所形成泡沫就相当稳定。加入浮选剂就可以满足这些要求。

磁分离磁分离是基于各种矿物磁性上的区别，尤其是将铁从非铁材料中分离出来的技术。磁分离设备通常是将传送带或转筒运送过来的移动颗粒流连续不断地通过强磁场，最终达到分离目的。2

物理分离修复技术应用物理分离技术主要应用在污染土壤中无机污染物的修复技术上，它最适合用来处理小范围射击场污染的土壤，从土壤、沉积物、废渣中分离重金属、清洁土壤、恢复土壤正常功能。大多数物理分离修复技术都有设备简单、费用低廉、可持续高产出等优点，但是在具体分离过程中，其技术的可行性，要考虑各种因素的影响。

物理分离技术在应用过程中还有许多局限性，比如用粒径分离时易塞住或损坏筛子；用水动力学分离和重力分离时，当土壤中有较大比例的黏粒、粉粒和腐殖质存在时很难操作；用磁分离时处理费用比较高等。这些局限性决定了物理分离修复技术只能在小范围内应用。