[发明专利]一种用于磁分离法水处理工艺的磁性絮凝剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化工领域，特别涉及一种用于磁分离法水处理工艺的磁性絮凝剂的制备方法。

背景技术

在水污染治理中，絮凝沉淀过程是各种水处理净化工艺中不可缺少的重要环节，也是应用最广泛、最普遍的单元处理工艺，目前广泛应用的絮凝剂主要有铝系絮凝剂(如氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝等)和铁系絮凝剂(如氯化铁、硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁等)，由于铝系絮凝剂在污水处理中应用pH值范围小、用药量大、产生的絮体沉降慢，并且Al³⁺在水体中的残留会对人体造成危害，近年来铁盐絮凝剂出现逐步替代铝盐絮凝剂的趋势。

随着水污染的加剧和水质标准的提高，传统的混凝沉淀工艺凸显出其处理构筑物占地面积大、药剂成本高和水质波动大的不足。近年来在接触絮凝加速澄清技术基础上应用絮凝形态学理论发展了加载絮凝工艺，通过在混合池投加絮凝剂的同时额外投加重力沉淀物，如密实污泥、石英砂等以提高絮体的密度实现固液的高速分离，其优势在于可控制絮凝反应的悬浊液浓度，其絮凝沉淀停留时间短，抗冲击复合能力强和出水效果好。存在的问题主要是由于密实污泥相对比重较小，作为澄清池的重力沉淀物不能起到较好的对水中细小悬浮颗粒的加重沉淀作用，而且澄清池的污泥产量大、含水率高，增加了后续污泥处理的成本。石英砂作为澄清工艺混合反应池的重力沉淀物与絮凝剂产生的絮体的相容性差、结合较为松散，而且采用水里旋流器作为石英砂的回收装置对石英砂的回收率只能达到90％，导致加载澄清池消耗石英砂量较大，运行费用较高。

磁分离水处理技术是从矿物磁选技术发展而来，具有工艺简单、高效、无二次污染的特点，在近年来得到了长足的发展。已广泛应用于钢铁废水等含有强磁性介质的废水处理，针对一般不含磁性介质的水体，有人研究通过额外投加磁粉来接种磁种，然后投加混凝剂和絮凝剂，与污染物一同形成磁性絮团，以此利用磁分离器进行磁过滤截留含磁絮体。如授权公告号为CN 1187274C的发明专利公开了一种高梯度磁分离法处理二次污染饮用水的方法和装置，通过在二次污染饮用水中投加磁铁粉，经过高梯度磁分离装置处理后，对水中浊度、色度、细菌、藻类以及有机物均有较好的去除，达到了对二次污染饮用水深度处理的要求。如U.S.Pat.NO 6099738的发明专利公开了一种通过对水体预磁化来增强溶解性有机物被混凝剂沉淀去除能力的方法，通过投加混凝剂使得胶体颗粒脱稳，并进而投加磁种和絮凝剂，沉淀分离后，对上清液利用电磁过滤器高效地截流水中残留污染物絮团，并用磁鼓分离器对磁种加以回收，经过处理后循环再利用。公开号为CN1864211A的发明专利公开了将磁粉分散在天然有机絮凝剂壳聚糖溶液中制得磁性壳聚糖溶液，利用壳聚糖的吸附架桥和电性中和以及磁粉的磁响应性来清除水体藻华污染的方法。上述发明专利中，磁种只起到加重沉淀和提供磁性介质的作用，混凝剂产生的絮体只能部分包裹磁性颗粒，且这种包裹的作用松散，因而絮体的磁响应性差，通常，磁粉和混凝剂的投加量相对较大，处理成本高，未能将磁性絮体的磁响应性和磁分离设备的优势有机结合起来。

磁铁矿粉的化学组成以Fe₂O₃和Fe₃O₄为主，摩氏硬度5.5～6，比重4.8～5.3g/cm³，是自然界中磁性最强的矿物，其主要用于炼铁、选煤，还可作为硫酸铁的生产原料。目前市售的固体铁盐絮凝剂通常为两步法生产，将铁矿石、硫铁矿烧渣或硫酸亚铁等酸溶、过滤、氧化等步骤制得液体絮凝剂，再通过干燥器干燥制得固体产品。如申请号为200810069644.0的发明专利公开了利用铁矿石制备硫酸铁的方法，将铁矿粉在750-900℃条件下煅烧后与36％-40％的工业硫酸溶液在加热到100℃恒温条件下反应2-3h，然后经过冷却、过滤得到的硫酸铁溶液。申请号为200610105070.9的发明专利公开了一种微波技术用于硫铁矿烧渣酸浸液制备聚合硫酸铁工艺，该工艺是通过微波诱导部分还原和氧化聚合过程，将酸液和硫铁矿烧渣控制反应温度60～70℃，加入氧化剂氯酸钠，在微波辐射下反应制备得到液体聚合硫酸铁产品。由于液体硫酸铁产品不便于运输和储存，需要进一步将液体硫酸铁干燥得到固体硫酸铁，干燥过程能耗大、成本高，同时，铁盐絮凝剂使用后会引起水体发黄，本身其具有较强的腐蚀性。