[发明专利]一种多功能复合磁种的制备方法及其在水处理磁絮凝过程中的应用

说明书

本发明涉及一种多功能复合磁种的制备方法及其在水处理磁絮凝过程中的应用，属于水处理技术领域。本发明采用三价铁盐、二价铁盐、活性炭、聚乙烯醇、铁矿粉、氢氧化钠为主要原料，采用共沉淀法制备出多功能复合磁种，并应用于污废水处理。该方法制备出的多功能复合磁种产量高、操作简单、成本低、无二次污染，对废水中的COD_Cr、SS、TP、重金属离子等均具有较好的去除效果，且复合磁种重复利用性高。

技术领域

本发明涉及一种多功能复合磁种的制备方法及其在水处理磁絮凝过程中的应用，属于水处理技术领域。

背景技术

磁技术从上世纪70～80年代被国内外专家学者开始探究以来，发展迅速，在含酚废水、重金属废水、染料废水、放射性废水等处理方面取得较好的效果，已囊括磁分离、磁絮凝、磁生物等多个技术分支，形成了较完整的工艺技术及磁技术理论体系。

磁分离技术是指在外部磁场力作用下，不同磁性的物质进行选择性分离，具有结构简单、占地少、处理效率高、成本低廉等优点。磁絮凝技术是指在传统的絮凝工艺中，投入磁种，以增加污染物的絮凝效果，进而形成高密度絮体，加大絮体比重，从而高效快速处理污废水，同时对水中的细菌、病毒、重金属、油、磷等污染物的去除也具有较好的效果。磁分离、磁絮凝技术逐步应用于城市污水、工业废水的处理，可有效降低构筑物的水力停留时间、增大表面负荷、节约占地面积。

在实际应用中，磁种的制备已受到高度关注，磁种的成分和质量是必须审慎考虑的因素。专利申请号CN201310199228.3公开了一种磁性混凝法处理含铬制革废水的方法，利用化学共沉淀法制备出具有超顺磁性的Fe₃O₄纳米颗粒，将Fe₃O₄纳米颗粒、混凝剂、絮凝剂加入到废水中进行搅拌，处理后的废水在磁场作用下进行固液分离。该方法与传统化学混凝法相比，沉淀时间明显缩短，沉渣量大大减小，分离效果明显增强。但该发明在应用上存在一定局限性，对有机物含量较高的废水，处理效果有限，且Fe₃O₄纳米颗粒小，沉降速度有进一步提升的空间。专利申请号CN 201210299420.5公开了一种复合磁性吸附材料的制备和去除废水中重金属离子的方法，以磁性颗粒、具有吸附重金属性能的高分子天然材料、凝聚剂等为原材料，制备得到球形的复合磁性产物，对重金属废水进行处理。该方法操作简单、成本低、便于工业生产，但在实际废水处理中存在一定的局限性，其所用的凝聚剂对环境污染较大、吸附剂对有机物去除效果较差、循环利用困难。

目前，污水处理用磁种大部分分为合成的Fe₃O₄或天然铁矿粉。Fe₃O₄粒度较小、磁性相对较弱、形成的磁性絮体沉降速度较慢，但对污染物尤其是总磷的去除效果较好；铁矿粉粒度较Fe₃O₄大、磁性强、形成的磁性絮体沉降速度较快，但对污染物去除效果不及Fe₃O₄。此外，若能将活性炭的强吸附能力与磁种结合，还能克服现有磁种无法有效处理可溶性COD_Cr的问题。本发明采用在活性炭表面原位合成Fe₃O₄以及利用聚乙烯醇作为粘接剂，将磁化活性炭与铁矿粉有机结合起来，制备出了一种多功能复合磁种，并将其应用到了污水处理磁絮凝工段中，取得了显著成效。

发明内容

为解决现有磁絮凝技术中常用的合成Fe₃O₄或天然铁矿粉磁种对可溶性COD_Cr去除效果较差、沉淀周期长、循环利用困难等问题，本发明涉及了一种多功能复合磁种的合成及其在水处理磁絮凝过程中的应用。该复合磁种制备过程简单、产量高、成本低、无二次污染，对废水中的COD_Cr、SS、TP、重金属离子等具有较好的去除效果，形成的磁性絮凝体比重极大，沉淀极快，且可在外磁场作用下，实现污泥与磁种的强化分离，使得设备占地面积显著减少，磁种可以循环利用，节省药剂用量。