[發明專利]一種用于磁分離法水處理工藝的磁性絮凝劑的制備方法

有效

• 申請號: 200910099740.4
• 申請日: 2009-06-11
• 公開（公告）號: CN101597102A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 王長智;徐灝龍
• 申請（專利權）人: 浙江省環境保護科學設計研究院
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;H01F1/11;H01F1/36;B03C1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于環境化工領域，特別涉及一種用于磁分離法水處理工藝的磁性絮凝劑的制備方法。

背景技術

在水污染治理中，絮凝沉淀過程是各種水處理凈化工藝中不可缺少的重要環節，也是應用最廣泛、最普遍的單元處理工藝，目前廣泛應用的絮凝劑主要有鋁系絮凝劑(如氯化鋁、硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁等)和鐵系絮凝劑(如氯化鐵、硫酸鐵、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵等)，由于鋁系絮凝劑在污水處理中應用pH值范圍小、用藥量大、產生的絮體沉降慢，并且Al³⁺在水體中的殘留會對人體造成危害，近年來鐵鹽絮凝劑出現逐步替代鋁鹽絮凝劑的趨勢。

隨著水污染的加劇和水質標準的提高，傳統的混凝沉淀工藝凸顯出其處理構筑物占地面積大、藥劑成本高和水質波動大的不足。近年來在接觸絮凝加速澄清技術基礎上應用絮凝形態學理論發展了加載絮凝工藝，通過在混合池投加絮凝劑的同時額外投加重力沉淀物，如密實污泥、石英砂等以提高絮體的密度實現固液的高速分離，其優勢在于可控制絮凝反應的懸濁液濃度，其絮凝沉淀停留時間短，抗沖擊復合能力強和出水效果好。存在的問題主要是由于密實污泥相對比重較小，作為澄清池的重力沉淀物不能起到較好的對水中細小懸浮顆粒的加重沉淀作用，而且澄清池的污泥產量大、含水率高，增加了后續污泥處理的成本。石英砂作為澄清工藝混合反應池的重力沉淀物與絮凝劑產生的絮體的相容性差、結合較為松散，而且采用水里旋流器作為石英砂的回收裝置對石英砂的回收率只能達到90％，導致加載澄清池消耗石英砂量較大，運行費用較高。

磁分離水處理技術是從礦物磁選技術發展而來，具有工藝簡單、高效、無二次污染的特點，在近年來得到了長足的發展。已廣泛應用于鋼鐵廢水等含有強磁性介質的廢水處理，針對一般不含磁性介質的水體，有人研究通過額外投加磁粉來接種磁種，然后投加混凝劑和絮凝劑，與污染物一同形成磁性絮團，以此利用磁分離器進行磁過濾截留含磁絮體。如授權公告號為CN?1187274C的發明專利公開了一種高梯度磁分離法處理二次污染飲用水的方法和裝置，通過在二次污染飲用水中投加磁鐵粉，經過高梯度磁分離裝置處理后，對水中濁度、色度、細菌、藻類以及有機物均有較好的去除，達到了對二次污染飲用水深度處理的要求。如U.S.Pat.NO?6099738的發明專利公開了一種通過對水體預磁化來增強溶解性有機物被混凝劑沉淀去除能力的方法，通過投加混凝劑使得膠體顆粒脫穩，并進而投加磁種和絮凝劑，沉淀分離后，對上清液利用電磁過濾器高效地截流水中殘留污染物絮團，并用磁鼓分離器對磁種加以回收，經過處理后循環再利用。公開號為CN1864211A的發明專利公開了將磁粉分散在天然有機絮凝劑殼聚糖溶液中制得磁性殼聚糖溶液，利用殼聚糖的吸附架橋和電性中和以及磁粉的磁響應性來清除水體藻華污染的方法。上述發明專利中，磁種只起到加重沉淀和提供磁性介質的作用，混凝劑產生的絮體只能部分包裹磁性顆粒，且這種包裹的作用松散，因而絮體的磁響應性差，通常，磁粉和混凝劑的投加量相對較大，處理成本高，未能將磁性絮體的磁響應性和磁分離設備的優勢有機結合起來。

磁鐵礦粉的化學組成以Fe₂O₃和Fe₃O₄為主，摩氏硬度5.5～6，比重4.8～5.3g/cm³，是自然界中磁性最強的礦物，其主要用于煉鐵、選煤，還可作為硫酸鐵的生產原料。目前市售的固體鐵鹽絮凝劑通常為兩步法生產，將鐵礦石、硫鐵礦燒渣或硫酸亞鐵等酸溶、過濾、氧化等步驟制得液體絮凝劑，再通過干燥器干燥制得固體產品。如申請號為200810069644.0的發明專利公開了利用鐵礦石制備硫酸鐵的方法，將鐵礦粉在750-900℃條件下煅燒后與36％-40％的工業硫酸溶液在加熱到100℃恒溫條件下反應2-3h，然后經過冷卻、過濾得到的硫酸鐵溶液。申請號為200610105070.9的發明專利公開了一種微波技術用于硫鐵礦燒渣酸浸液制備聚合硫酸鐵工藝，該工藝是通過微波誘導部分還原和氧化聚合過程，將酸液和硫鐵礦燒渣控制反應溫度60～70℃，加入氧化劑氯酸鈉，在微波輻射下反應制備得到液體聚合硫酸鐵產品。由于液體硫酸鐵產品不便于運輸和儲存，需要進一步將液體硫酸鐵干燥得到固體硫酸鐵，干燥過程能耗大、成本高，同時，鐵鹽絮凝劑使用后會引起水體發黃，本身其具有較強的腐蝕性。