一种从土壤内提取磁性生物炭的装置的制作方法

1.该发明涉及磁性生物炭分离装置技术领域，尤其涉及一种从土壤内提取磁性生物炭的装置。


背景技术：

2.新兴产业如电镀和线路板、电池等制作行业中，不可避免地会对当地的土壤环境造成污染。土壤污染会影响农产品的产量和品质、危害人居环境安全以及威胁生态环境安全。目前国内土壤修复技术的研究主要集中在土壤淋洗、固化/稳定化等方向，在实施中需要使用大量化学试剂，不仅可能改变土壤的理化性质，造成肥力流失，还可能有次生污染，因此如生物质基活性炭一类的环境友好型修复材料受到众多研究者的青睐。而以生物炭为载体，添加磁性物质的负载改性可提高生物炭的使用范围和功能，可应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良，但是磁性生物炭的成本高，需要将磁性生物炭从被处理的土壤中提取分离出来以重复利用。
3.现有技术中在土壤中分离磁性生物炭时，采取的方式为将处理后的土壤与水充分搅拌得到泥水混合物，然后将形成的泥水混合物通入磁性装置内，通过磁性装置对其内的磁性生物炭进行吸附，达到分离的目的，但是采用此种方式时，土壤和水的混合不充分易形成泥块，泥块会将磁性生物炭携带并排出磁性装置，造成分离效果不佳的问题。


技术实现要素：

4.针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种从土壤内提取磁性生物炭的装置，用以解决现有技术中在土壤中分离磁性生物炭时，土壤和水的混合不充分易形成泥块，泥块会将磁性生物炭携带并排出磁性装置，造成分离效果不佳的问题。
5.为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
6.一种从土壤内提取磁性生物炭的装置，包括粉尘制备装置、风机和分离装置，所述风机将粉尘制备装置内的混合物粉尘抽吸至分离装置内；
7.所述粉尘制备装置包括罐体、所述罐体的外侧设有加热机构，所述加热机构用于干燥罐体内部土壤和磁性生物炭的混合物，所述罐体的内部设有伸缩杆，所述伸缩杆的一端从罐体上端盖的中部穿出，所述伸缩杆位于罐体内部的一端上设有刮刀机构，所述刮刀机构用于将干燥后的混合物制成粉末状，所述伸缩杆位于罐体外侧的一端上设有举升机构，所述举升机构用于将刮刀机构提升至罐体的上部；
8.所述分离装置包括吸附装置、粉尘收集箱、泥浆收集箱和磁性生物炭收集箱，所述吸附装置包括装置外壳以及设置在装置外壳内的电磁铁，所述装置外壳和电磁铁之间设有至少一组螺旋凸起，一组所述螺旋凸起在装置外壳和电磁铁之间的间隙内形成螺旋通道，所述风机的出风端与螺旋通道的入口连接，所述螺旋通道的出口设有排出管，所述排出管将粉尘收集箱和螺旋通道连通，所述排出管上还设有分别将泥浆收集箱、磁性生物炭收集箱和排出管连通的泥浆管和收集管，所述排出管、收集管和泥浆管上分贝设有控制三者通
断状态的第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀，所述粉尘收集箱内设有泥浆泵，所述泥浆泵的排出端设有与螺旋通道的入口连通的送浆管，所述送浆管上设有第四控制阀，所述风机的出风端上设有第五控制阀。
9.进一步限定，所述加热机构包括电源和电热丝，所述电热丝缠绕在罐体的外表面上，其有益之处在于，因为向土壤内加入磁性生物碳对有害物质进行吸附时，需要加入水将二者进行充分的混合，才能提高有害物质的吸附效果，因此设置电热丝的目的是将潮湿的土壤和磁性生物碳的混合物烘干，对后续的粉尘制备做准备。
10.进一步限定，所述刮刀机构包括旋转电机和刮刀，所述旋转电机输出轴朝下竖直固定于伸缩杆的端部，所述刮刀固定于旋转电机的输出轴上，其有益之处在于，旋转电机带动刮刀旋转，刮刀旋转的同时对干燥的混合物表面进行反复的摩擦，即可将干燥的混合物一点一点的制成粉尘。
11.进一步限定，所述举升机构包括第一端板和第一电缸，所述伸缩杆位于罐体外的一端固定连接于第一端板的中部，所述第一电缸对称设置于第一端板的下部，且第一电缸的输出端与第一端板抵接，其有益之处在于，举升机构可以将刮刀机构提升至罐体的上部，便于将潮湿的土壤和磁性生物炭的混合物装入罐体的内部。
12.进一步限定，所述举升机构包括第一连杆、第二连杆、第二端板和第二电缸，所述第一连杆与第二连杆首尾铰接，且第一连杆和第二连杆的的另一端分别铰接与第二端板和罐体的端盖上，所述第二电缸对称设置于端板的下方，且第二电缸的缸体铰接与罐体端盖上，所述第二电缸的输出端铰接与第一连杆和第二连杆的铰接部位上，其有益之处在于，通过第二电缸推动第一连杆和第二连杆铰接部，使第一连杆和第二连杆之间的夹角增大，即可实现顶升作用，采用连杆的好出在于，第一连杆和第二连杆可以趋近与重合，即伸缩杆在竖向上的运动范围更大，即可增大刮刀机构在罐体内的运动行程。
13.进一步限定，所述旋转电机和罐体端盖的内表面之间设有压缩弹簧，所述压缩弹簧用于给旋转电机施加向下的作用力，其有益之处在于，压缩弹簧将刮刀机构抵紧在干燥的混合物上，可增强接触压力，即可提升粉尘制备的效果。
14.进一步限定，所述旋转电机的上方设有锥形盖，所述锥形盖的边缘设有与罐体内壁贴合的橡胶条，其有益之处在于，风机的吸入端通过软管连接于锥形盖上，和罐体的下部空间连通，这样的好出在于锥形盖可以对粉尘的弥漫空间进行限定，且能对粉尘实现聚拢，便于风机对粉尘的吸取，且这样的设置可使风机的软管抽吸口始终与干燥混合物表面的距离保持不变，进一步提升风机对粉尘的抽吸效果。
15.进一步限定，所述装置外壳和电磁铁之间设有两组螺旋凸起，且在装置外壳和电磁铁的间隙之间形成两组螺旋通道，其中一组螺旋通道的入口与风机的出风端连通，排出管将螺旋通道的出口与粉尘收集箱之间连通，另一组螺旋通道的入口与泥浆泵的出水端通过管道连通，另一组螺旋通道的出口和泥浆收集箱之间设有将二者连通的第一连接管，所述第一连接管和排出管之间设有连接支管，所述连接支管和磁性生物炭收集箱之间设有第二连接管，所述连接支管、排出管、第一连接管和第二连接支管上均设有控制阀，其有益之处在于，两组螺旋通道以及连接支管、排出管、第一连接管和第二连接支管的设置，使粉尘中的磁性生物炭和泥浆中的磁性生物炭可同时进行去除，且两组螺旋管道中粉尘和泥浆的流动互不干涉和影响，可提高土壤中分离磁性生物炭的速率。
16.进一步限定，所述刮刀的上方设有固定板，所述固定板的一端固定于旋转电机的输出轴上，所述固定板和刮刀的上表面之间设有直线均布的支撑件，所述支撑件的两端分别固定于固定板和刮刀上，其有益之处在于，固定板和支撑将的设置，可以降低刮刀远端的摆动，提升粉尘制备效果。
17.进一步限定，所述粉尘收集箱内设有搅拌机构，其有益之处在于，搅拌粉尘和水，避免粉尘在水中沉淀。
18.本技术方案的工作原理为：
19.将混有磁性生物炭的土壤混合物注入罐体内部，然后控制系统开启加热机构，使电热丝通电发热对罐体内的潮湿混合物进行干燥，干燥结束后，关闭加热机构，开启风机和刮刀机构，同时关闭第四控制和开启第五控制阀，干燥后的混合物在刮刀机构的作用下形成粉尘被风机抽吸至吸附装置内，粉尘通过螺旋通道和电磁铁充分接触，粉尘内的磁性生物炭将会被电磁铁吸附，从而达到第一去除的目的，排出的粉尘通入粉尘收集箱内和期内的水混合，形成颗粒物较小的泥浆，待到粉尘去除完毕后，关闭风机出口端上设置的控制阀和排出管上的第一控制阀，同时打开泥浆管上的第三控制阀，然后在泥浆泵的作用下将泥浆抽吸至螺旋通道内，进行磁性生物炭的二次分离，然后将排出的泥浆水排入泥浆收集箱内，只需进行简单的分离即可得到净化后的土壤，最后打开风机和加热机构，使风机将热风抽吸至吸附装置内，此时关闭电磁铁电源，同时将泥浆管上的第三控制阀关闭，磁性生物炭收集管上的第二控制阀开启，在热气流的作用下将失去吸附力的磁性生物炭排入至磁性生物炭收集箱内，热空气还能对吸附装置和磁性生物炭进行干燥，便于后续使用。
20.本发明的技术效果如下：
21.(1)通过制备粉尘通入分离装置中的螺旋通道，使粉尘充分与电磁铁接触，同时粉尘对其内混合的磁性生物炭的携带能力差，使电磁铁对粉尘中磁性生物炭的吸附效果更好。
22.(2)通过粉尘形成泥浆的效果好，其内不存在较大的颗粒物，在通入吸附装置时，不易出现堵塞螺旋通道的问题，以及不会出现大颗粒物将磁性生物炭携带排出，可进一步提升磁性生物炭的提取效果。
23.(3)本装置通过对混有磁性生物炭的土壤制备层粉尘，先进行粉尘中磁性生物炭的第一次分离，然后将排出的粉尘制成泥浆，然后对形成泥浆中还残留的少量磁性生物炭进行二次分离，双重分离提升了土壤中提取磁性生物炭的效果。
附图说明
24.图1为本装置的立体示意图。
25.图2为本装置正视图的剖视图示意图。
26.图3为刮刀装置在罐体内的安装示意图。
27.图4为刮刀装置的立体示意图。
28.图5为实施例2中双螺旋通道吸附装置的示意图。
29.附图编号
30.安装板1、罐体2、进料口3、电热丝4、风机5、第一端板6、第一电缸7、装置外壳8、安装架9、磁性生物炭收集箱10、泥浆收集箱11、粉尘收集箱12、排出管13、泥浆管14、收集管
15、第二控制阀16、第三控制阀17、第一控制阀18、第四控制阀19、送浆管20、泥浆泵21、搅拌机构22、螺旋凸起23、电磁铁24、伸缩杆25、压缩弹簧26、锥形盖27、旋转电机28、刮刀29、固定板30、支撑件31、第五控制阀32、第一连接管33、第二连接管34、支管35、第六控制阀36、第七控制阀37、第八控制阀38、第九控制阀39、第一螺旋通道40、第二螺旋通道41。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
32.如图1到图4所示，一种从土壤内提取磁性生物炭的装置，包括固定在安装板1上的粉尘制备装置、风机5和分离装置，风机5将粉尘制备装置内的混合物粉尘抽吸至分离装置内；为了便于理解，对粉尘的概念进行一个简单的定义，在本实施例中粉尘的粒径大小与风机5的功率相关，粉尘可以为粒径微小的粉末和粒径较小的颗粒物组成，只要风机能将形成的“粉尘”抽吸至分离装置内，且“粉尘”形成的泥浆中不存在较大不易搅拌混合的泥块即可，具体的粒径大小可根据实际使用过程中进行调整，同时本具体实施例中还包括控plc控制系统，控制系统用以控制本装置中各个部件协调工作，在本实施例中不对控制系统做过多的赘述。
33.粉尘制备装置包括罐体2、罐体2的一侧设有进料口3、罐体2的外侧设有加热机构，加热机构用于干燥罐体2内部土壤和磁性生物炭的混合物，罐体2的内部设有伸缩杆25，伸缩杆25的一端从罐体2上端盖的中部穿出，伸缩杆25位于罐体2内部的一端上设有刮刀机构，刮刀机构用于将干燥后的混合物制成粉末状，伸缩杆25位于罐体2外侧的一端上设有举升机构，举升机构用于将刮刀机构提升至罐体2的上部；
34.分离装置包括吸附装置、粉尘收集箱12、泥浆收集箱11和磁性生物炭收集箱10，吸附装置包括装置外壳8以及设置在装置外壳8内的电磁铁24，装置外壳8和电磁铁24之间设有一组螺旋凸起23，螺旋凸起23在装置外壳8和电磁铁24之间的间隙内形成螺旋通道，风机5的出风端与螺旋通道的入口连接，螺旋通道的出口设有排出管13，排出管13将粉尘收集箱12和螺旋通道连通，排出管13上还设有分别将泥浆收集箱11、磁性生物炭收集箱10和排出管13连通的泥浆管14和收集管15，排出管13、收集管15和泥浆管14上分贝设有控制三者通断状态的第一控制阀18、第二控制阀16和第三控制阀17，粉尘收集箱12内设有泥浆泵21，泥浆泵21的排出端设有与螺旋通道的入口连通的送浆管20，送浆管20上设有第四控制阀19，风机的出风端上设有第五控制阀32。
35.加热机构包括电源和电热丝4，电热丝4缠绕在罐体2的外表面上，因为向土壤内加入磁性生物碳对有害物质进行吸附时，需要加入水将二者进行充分的混合，才能提高有害物质的吸附效果，因此设置电热丝4的目的是将潮湿的土壤和磁性生物碳的混合物烘干，对后续的粉尘制备做准备。
36.刮刀机构包括旋转电机28和刮刀29，旋转电机28输出轴朝下竖直固定于伸缩杆25的端部，刮刀29固定于旋转电机28的输出轴上，刮刀29的数量可根据实际情况进行选择，在本实施例中刮刀29的数量为一个，旋转电机28带动刮刀29旋转，刮刀29旋转的同时对干燥的混合物表面进行反复的摩擦，即可将干燥的混合物一点一点的制成粉尘。
37.举升机构包括第一端板6和第一电缸7，伸缩杆25位于罐体2外的一端固定连接于第一端板6的中部，第一电缸7对称设置于第一端板6的下部，且第一电缸7的输出端与第一
端板6抵接，举升机构可以将刮刀机构提升至罐体2的上部，便于将潮湿的土壤和磁性生物炭的混合物装入罐体2的内部。第一电缸7为现有技术中将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，抵接的好处在于，刮刀29工作时第一电缸7可收回，伸缩杆25在刮刀机构的重力下向下运动，且通过重力给刮刀提供干燥土壤的接触应力，可降低本装置的控制复杂程度。
38.旋转电机28和罐体2端盖的内表面之间设有压缩弹簧26，压缩弹簧26用于给旋转电机28施加向下的作用力，压缩弹簧26将刮刀机构抵紧在干燥的混合物上，可增强接触压力，即可提升粉尘制备的效果，压缩弹簧26的设置实用与举升动力元件采用气缸或者是单向运动的驱动件，能实现举升动作，但是在返程时无动力，也可像第一电缸7与第一端板6的连接方式，此时就需要压缩弹簧26的弹力和刮刀机构的重力将刮刀29压紧在干燥的土壤混合物上，同时刮刀29遇到土壤中未筛分干净的石子或者较硬的物质时，气缸和压缩弹簧26的优势为可上下浮动，即避免了刮刀29和较硬物质硬碰，造成刮刀29损坏的问题。
39.旋转电机28的上方设有锥形盖27，锥形盖27的边缘设有与罐体2内壁贴合的橡胶条，风机5的吸入端通过软管连接于锥形盖27上，和罐体2的下部空间连通，这样的好出在于锥形盖27可以对粉尘的弥漫空间进行限定，且能对粉尘实现聚拢，便于风机5对粉尘的吸取，且这样的设置可使风机5的软管抽吸口始终与干燥混合物表面的距离保持不变，进一步提升风机5对粉尘的抽吸效果。
40.刮刀29的上方设有固定板30，固定板30的一端固定于旋转电机28的输出轴上，固定板30和刮刀29的上表面之间设有直线均布的支撑件31，支撑件31的两端分别固定于固定板30和刮刀29上，固定板30和支撑将的设置，可以降低刮刀29远端的摆动，提升粉尘制备效果，支撑件可以为弹性件，起到吸能降低摆动的目的。
41.粉尘收集箱12内设有搅拌机构22，搅拌粉尘和水，避免粉尘在水中沉淀，在本具体实施例中搅拌机构22为现有技术中的电机和搅拌棒的组合形式即可，不需要过多的搅拌，知识防止沉淀结块。
42.实施例2
43.如图5所示，实施例2和实施例1的不同之处在于分离装置内的螺旋通道的数量不同以及与粉尘收集箱12、泥浆收集箱11和磁性生物炭收集箱10的连接方式不同，具体为分离装置的装置外壳8和电磁铁24之间设有两组螺旋凸起23，螺旋凸起23在本具体实施方式中可以选取为螺旋弹簧，螺旋弹簧缠绕在电磁铁24的外表面，通过将螺旋弹簧焊接在装置外壳8和电磁铁24上，当然螺旋凹槽在本具体实施例中也实用，且在装置外壳8和电磁铁24的间隙之间形成两组螺旋通道，分别为第一螺旋通道40和第二螺旋通道41，其中一组螺旋通道的入口与风机5的出风端连通，排出管13将螺旋通道的出口与粉尘收集箱12之间连通，另一组螺旋通道的入口与泥浆泵21的出水端通过管道连通，另一组螺旋通道的出口和泥浆收集箱11之间设有将二者连通的第一连接管33，第一连接管33和排出管13之间设有连接支管35，连接支管35和磁性生物炭收集箱10之间设有第二连接管34，连接支管35、排出管13、第一连接管33和第二连接支管35上均设有控制阀，为了对控制阀进行区分，对本实施例中相应管道上的控制阀进行编号，具体为排出管13上设置第六控制阀36，第一连接管33上设置第七控制阀37，第二连接管34上设置第八控制阀38，连接支管35上述设置第九控制阀39，排出管13上设置两组螺旋通道以及连接支管35、排出管13、第一连接管33和第二连接支管
35的设置，使粉尘中的磁性生物炭和泥浆中的磁性生物炭可同时进行去除，可提高土壤中分离磁性生物炭的速率。此种实施方式在取出电磁铁24上吸附的磁性生物炭时，通入粉尘的螺旋通道与实施例1中的排出方式一致，通入泥浆的螺旋通道内的磁性生物炭，只需要在电磁铁24断电的情况下，通过泥浆泵21像其内注入清水，即可将其通过连接支管35排入第二连接管34，即排入磁性生物炭收集箱10内。在进行上述操作时，第六控制阀36和第七控制阀37关闭，第八控制阀38和第九控制阀39开启，具体的阀门开启和关闭根据实际使用中的操作进行确定。实施例2中排出管13和送浆管20与实施例1中的一致。
44.实施例3
45.实施例3和实施例1的不同之处在于，举升机构的机构不同，在实施例2中具体为举升机构包括第一连杆、第二连杆、第二端板和第二电缸，第一连杆与第二连杆首尾铰接，且第一连杆和第二连杆的的另一端分别铰接与第二端板和罐体2的端盖上，第二电缸对称设置于第二端板的下方，且第二电缸的缸体铰接与罐体2端盖上，第二电缸的输出端铰接与第一连杆和第二连杆的铰接部位上，通过第二电缸推动第一连杆和第二连杆铰接部，使第一连杆和第二连杆之间的夹角增大，即可实现顶升作用，采用连杆的好出在于，第一连杆和第二连杆可以趋近与重合，即伸缩杆25在竖向上的运动范围更大，即可增大刮刀机构在罐体2内的运动行程，因为该结构相对简单在本实施例中为画出其相应的附图。
46.需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。