[发明专利]一种磁性絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性絮凝剂及其制备方法和应用，所述磁性絮凝剂包含偶联剂、无机絮凝剂和Fe₃O₄纳米磁性粒子，其中偶联剂和无机絮凝剂以共价键进行连接组成共价键型复合絮凝剂，Fe₃O₄纳米磁性粒子以共价键连接至偶联剂和/或无机絮凝剂；通过磁絮凝技术中磁种的引入，借助外磁场作用能够实现快速强化分离，大大节约沉淀时间，且设备占地小易维护，所以利用磁性物质的优势与絮凝剂紧密结合，以共价键的形式将Fe₃O₄磁性纳米粒子分散嵌入到共价键型复合絮凝剂结构当中，最终得到磁性絮凝剂，从而克服絮凝工艺的不足以及现有磁性絮凝剂的缺陷。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及到一种磁性絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

絮凝是一种应用十分广泛的重要水处理工艺，具备操作简便，成本低，升级改造容易等诸多技术优势，主要用于去除水中的悬浮颗粒物、胶体和大分子有机物。絮凝效果主要取决于絮凝剂的结构和性能，新型絮凝剂的研发是经济高效提高水处理效率的重要途径。

磁絮凝技术是将磁场引入污水处理领域的一项新兴技术手段。该技术通过磁性接种，即投加磁粉，并投加混凝剂，如聚合氯化铝(PAC)以及聚丙烯酰胺(PAM)，不仅简单快速、经济有效、能实现快速分离和快速沉降，而且在占地、能耗、操作、污泥脱水性能等方面较传统分离技术有明显优势和独特性能，在给水处理和各类污、废水处理中得到快速发展，特别在空间有限或应急情况下，如垃圾渗滤液的处理，地表水污染应急处理等，磁絮凝技术使用可显著缩短絮凝沉淀时间并提高絮凝沉淀效率，在工程实际中已得到应用，同时能够回收磁粉并循环利用。

目前，磁絮凝技术在一些水厂得到了应用，现阶段所使用的磁性絮凝剂，是在投加铁盐、铝盐、聚丙烯酰胺等常规混凝剂的同时，投加一定的磁种即磁粉，能够实现絮凝过程中的快速沉降，但是磁粉与絮凝剂只是简单的混合，磁粉在絮凝过程中起辅助作用，絮体结构松散，通过外加磁场只能回收磁粉，而无法同时回收絮凝剂的有效成分，极大地限制了絮凝剂的利用率；另外，简单物理混合包裹的磁性絮凝剂性能并没有得到提高，主要还是常规混凝，去除胶体、颗粒物、大分子有机物等，还有部分磁性絮凝剂在磁粉表面接枝有机基团，合成步骤繁琐，且成本较高；目前尚无能够一步合成出具有有机-无机共价键结构且能有效去除多种污染物的磁性絮凝剂。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性絮凝剂及其制备方法和应用，通过磁絮凝技术中磁种的引入，借助外磁场作用能够实现快速强化分离，大大节约沉淀时间，且设备占地小易维护，所以利用磁性物质的优势与絮凝剂紧密结合，以共价键的形式将Fe₃O₄磁性纳米粒子分散嵌入到共价键型复合絮凝剂结构当中，最终得到磁性絮凝剂，从而克服絮凝工艺的不足以及现有磁性絮凝剂的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁性絮凝剂，所述磁性絮凝剂包含偶联剂、无机絮凝剂和Fe₃O₄纳米磁性粒子，其中偶联剂和无机絮凝剂以共价键进行连接组成共价键型复合絮凝剂，Fe₃O₄纳米磁性粒子以共价键连接至偶联剂和/或无机絮凝剂。

基于无机絮凝剂、有机絮凝剂、无机-有机复合絮凝剂，在无机高分子絮凝剂的骨架上嫁接具有一定功能的有机基团可制备共价键型无机-有机复合絮凝剂，该复合絮凝剂同时具备无机絮凝剂实时水解和有机絮凝剂多基团作用的优点，扩了大常规絮凝剂的功能，能够深度脱氮除磷以及有效去除小分子溶解性有机物等。

上述磁性絮凝剂在另一种实施方式中，所述磁性絮凝剂中还包含具有助凝作用的聚硅酸，所述聚硅酸以共价键连接至偶联剂和/或无机絮凝剂。