專利名稱：一種磁性粉末絮凝劑及其應用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及污水處理技術，特別是ー種磁性粉末絮凝劑及其應用方法。
背景技術：
通過在絮凝劑中加入磁性粉末，利用磁石的吸引カ分離的方法有很多種。日本專利公布于昭57 — 135091 (1982)中通過在活性污泥中加入磁性粉末來分離再利用活性污泥的方法。但是使用范圍僅限于活性污泥，不具備通用性。另外，日本專利公布于平10 — 165712中有一種以氧化鋁和碳酸鈣的細微粉末為主要成分，添加20%磁性體的細微粉末絮凝劑，其主要成分的氧化鋁和碳酸鈣粉末表面可吸附污物，但在水中的分散性差，僅對含有污質10PMM以下的溶液有浄化作用，使用范圍局限性大。還有日本專利W 02008/105521中有ー個使用聚氨基酸系絮凝劑和磁性粉末浄化水的方法。磁性粉末是通過聚氨基酸系絮凝劑來凝聚的，其磁性粉末的表面要進行特殊加工，這種絮凝劑組成成分的成本較高。并且，絮凝劑中必須要添加有機高分子絮凝劑，只能用于生物污水處理等等。沒有一種成本低、使用范圍廣、能良好地浄化水質的方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術缺陷，提供ー種磁性粉末絮凝劑及其應用方法。本發(fā)明按照下述方案實現
ー種磁性粉末絮凝劑，由三種成分組成磁性粉末、粘土粉末、絮凝劑；其中，磁性粉末是ー種以化學一般式MFe2O4表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金屬元素，粘土粉末是膨潤土、蒙脫土、高嶺土、沸石、珪藻土的一種或其任意組合；絮凝劑是無機、有機絮凝劑或兩者的結合；
上述無機絮凝劑是聚合氯化鋁、硫酸鋁、鉀明礬、銨明礬、鐵明礬、聚合硫酸鉄、聚合氯化鐵中的ー種或其組合。上述有機絮凝劑是雙氰胺甲醛縮聚物、聚丙烯酰胺類、聚氨基丙烯酸類、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、陽離子纖維素類中的一種或組合；
上述 M F e 20 4 中的 M指 F e、Co、Mn，N i、Zn、C r，Cu、Mg、Sn、Ca 或者C d其中ー種；
上述三種組分的重量配比，以粘土粉末100份計，磁性粉末為5-100份，絮凝劑為20-200 份；
所述絮凝劑均勻分散到待處理水溶液中，用酸或堿調整PH值，待固形物凝聚后，通過磁力裝置將絮凝物與凈化水分離；
上述磁力裝置是電磁石或天然磁石；
上述PH值的范圍根據待處理水的情況而定，一般控制在pH5. 8-8. 6。
許多領域都需要通過絮凝劑去處污水中的雜質，如化學エ業(yè)、畜牧業(yè)、染色エ業(yè)等行業(yè)的污水處理，河流湖泊和上下管道設施的水浄化處理等。一般含有無機成分的污水使用無機的絮凝劑，含有有機成分的污水使用含有有機高分子的絮凝劑。要根據水質的不同要選用絮凝劑。另外，沉淀形成的絮凝物需要大面積的沉淀槽將絮凝物從沉淀槽中取出需要轉鼓型的連續(xù)過濾設備、板框壓濾機、帶式過濾機等，還要濾布更換、真空泵運轉管理等等，運轉管理成本很高，由此，市場期待ー種成本更低更切實的處理方法。本發(fā)明通過使用磁性絮凝劑能處理各種污水，將含有磁性的絮凝物凝聚到一起，通過磁石吸引減少沉淀槽的使用面積，并且用磁石的吸引力分離凈化水和絮凝物，是ー種減少運轉管理成本的凈化水處理方法。 本發(fā)明在研究現有技術后發(fā)現，在絮凝過程中，只有放入具有膠體性質的粘土物質后，磁性粉末才能很好的均勻分散，污質，粘土和磁性粉末凝聚效果比單純用磁性材料和絮凝劑更加明顯。
具體實施例方式磁性粉末的選擇本發(fā)明中所需的磁性粉末，只要是能夠被磁石吸引的粉末都可以使用，不需要特別的表面處理。例如鐵、鎳等金屬粉末、或者其合金粉末等，分子式為Fe 30 4的尖晶石型鐵氧體粉末等等，磁性粉末不但可以單獨使用ー種，還可以數種混合使用。制作簡單，成本低，物源多的尖晶石型鐵氧體粉末，其中的M為F e、C o、Mn，Ni、Zn、Cr，Cu、Mg、Sn、C a或者C d其中ー種，具有良好的磁性，非常適用。磁性粉末越細越好，粒徑達到90%以上可以通過50目篩網的粉末可以使用，粒徑達到90%以上可以通過100目篩網的粉末更好，當然最好是粒徑達到90%以上可以通過200目篩網的粉末；
粘土粉末的選擇粘土粉末最好是具有膠體性質的粉末，這種粉末分散到水中，靜靜擺放I個小時后，就能看到粉末和水完全分離，下面是粉末，上面是澄清的液體。關于這種粉末有膨潤土、蒙脫土、高嶺土、沸石、珪藻土、或者合成沸石、硅膠、活性白土等，其中，比表面積大，吸附性強的有膨潤土、蒙脫土、活性白土等；價格低、物源廣的有膨潤土；粘土粉末越細越好，粒徑達到90%以上可以通過5 0目篩網的粉末可以使用，粒徑達到90%以上可以通過100目篩網的粉末更好，推薦使用粒徑達到90%以上可以通過200目篩網的粉末；
關于絮凝劑，常規(guī)用途的話，一般品種都可以使用。但是從降低水溶液中的生物化學氧氣要求量(B0D)、化學氧氣要求量方面以及降低成本方面來考慮，無機絮凝劑最佳。在無機絮凝劑絮凝不充分吋，也可以使用有機高分子絮凝劑。無機絮凝劑和有機絮凝劑可以同時使用。無機絮凝劑有聚合氯化鋁(簡稱PAC)、硫酸鋁、鉀明礬、鐵明礬、銨明礬、氯化亞鐵等，有機絮凝劑有海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺系高分子、帶氨基的聚丙烯酸酷、雙氰胺甲醛縮聚物絮凝劑等。從處理效果、成本方面考慮，以PAC或者硫酸鋁最佳；處理染色エ業(yè)廢液時，含有PAC，硫酸鋁的無機絮凝劑有時不能充分脫色，這時，再加入聚丙烯酰胺系高分子、或者、雙氰胺甲醛縮聚物絮凝劑后，能夠有效脫色。所以處理這種液體時，可直接在絮凝劑成分里追加聚丙烯酰胺系高分子或者雙氰胺甲醛縮聚物絮凝劑。
磁性絮凝劑的成分比例以重量計如果粘土重是100份，則磁性粉末應在5-100份之間。如果少于5份，受磁石的吸引力弱，需要用強引力的電磁石；比例超過100份，磁性粉末分散性差，而增加分散性需要對磁性粉末表面進行特殊加工，要增加費用。比例在10-60份之間為佳，最理想的是在20-40份之間。絮凝劑的添加量沒有特別規(guī)定，通常范圍為20-200份。如果少于20份，則絮凝不充分，如超過200份，則水溶液中絮凝劑的殘留量増加，相對而言粘土成分減少，水溶性有機物的去除能力減少。最理想的比例是50-150之間。絮凝劑能溶于水，對于粒徑沒有特別規(guī)定，理想的粒徑是90%以上能通過50目篩網的粉末。應用方法將磁性粉末、粘土粉末和絮凝劑3種成分逐一加入水中使用也可，但因操作麻煩，使用前將3種成分混合，制成絮凝劑后再使用為佳?；旌戏椒ㄓ袑?種成分以干燥狀態(tài)混合，以粉末形態(tài)使用。將3種成分放到水中，以渾濁液態(tài)形式使用也可。以干燥狀態(tài)制成的絮凝劑可以長期保存，以固體形態(tài)投入吋，為使其能在處理液中盡快分散，需要特別注意觀察。另外，為使盡快產生絮凝效果，需要長時間的攪拌。而液態(tài)絮凝劑，因其含有水分，相對來說絮凝的有效成分較少，長期保存后，易與水分離或者易于凝固，使用時要注意觀察，液態(tài)絮凝劑投入到處理液中后，能馬上均勻分散，短時間攪拌后便能絮凝，使用方便。具體使用哪種絮凝劑由實際設備和操作性來決定。以干燥狀態(tài)混合時，可使用常規(guī)的混合機器。比如三維混合機、雙錐回轉混合機、V型混合機等，或者可使用粉碎機，邊粉碎邊混合。省去事先將粘土粉末和磁性體混合的エ序。粉碎機器有球磨機、超細粉碎用沖擊磨等。濕式混合吋，使用帶有攪拌葉的不銹鋼反應槽，不限型號。首先放入水，邊攪拌邊放入絮凝劑、或者先將絮凝劑分散到水中，然后再逐步加入粘土粉末，最后再加磁性粉末。液體的濃度要求控制在能流動順暢、不影響使用為原則。液體中的固體成分控制在5%-50%(W)之間，理想濃度是20-40% (W)之間。關于絮凝劑的使用量和條件首先先做一下測試，根據結果再適當確定。有時，根據污濁物性質的不同，需要制造弱酸性的大絮凝劑，或者弱堿性的大絮凝劑等。在制造之前，需要確定適當的添加量，最佳的PH值，而確定這些數值需要先行進行測試，確定作業(yè)條件。PH值要控制在接近排出的下水PH值范圍，作業(yè)的理想pH值為PH4-11，以pH5. 8-8. 6為最佳。在處理液中加入絮凝劑，均勻混合，再攪拌，添加酸或者堿溶液，調至最佳的PH值后停止攪拌，等待絮凝物沉淀。使用固體絮凝劑時，在添加絮凝劑后，要攪拌30分鐘以上，使絮凝劑能夠均勻與污水混合，待粘土粉末充分吸附污濁物后再調節(jié)PH值為佳。使用液態(tài)絮凝劑時，絮凝劑在處理液中均勻分散后，便可馬上調節(jié)PH值。調節(jié)pH值時添加的酸和堿的使用量一般以絮凝劑中的粘土成分的比重為依據，應控制在2(T2000PPM間。酸溶液有機酸、無機酸都可以使用，以稀硫酸、稀鹽酸為佳。堿溶液可使用液堿、碳酸鈉溶液、或者石灰乳等，其中石灰乳成本低，且因其能制作絮凝劑和高分子架橋，最為理想。所形成的絮凝物，帶有磁性，能被磁石吸附有。利用磁力，可以控制沉淀速度(加快或者減慢速度)，因而不需要大面積的沉淀池；例如采用裝有永久磁石的滾輪分離絮凝物和凈化水。或者，將電磁石放到水中，吸附絮凝物，使其與凈化水分離后，停止電磁石工作，去除密集的絮凝物。上述幾種方法中，都無需用到傳統(tǒng)的板框壓濾機、真空脫水機、帶式壓濾機、離心機等，即使要用，也能大幅減少使 用頻率，大大減少操作管理費用。應用實例
磁性粉末為尖晶石型鐵氧體粉末；膨潤土使用浙江臨安產的鈉基膨潤土，200目通過率90%。絮凝劑使用PAC溶液(AlCl3含量質量計10%)，Al2 (SO4)3 (固體，Al2 (SO4) 3,含量，質量計15. 7%)，DFA-101高效絮凝劑(雙氰胺甲醛縮聚物，寧夏興平精細化工股份有限公司商品名，固含量50%),陰尚子聚丙烯酰胺。應用實例2
處理造紙廢水(富陽某造紙公司污水排水ロ)
處理劑配置取100份エ業(yè)硫酸鋁，加入適量的水充分攪拌，配置成質量5%的溶液，再向其中加入100份膨潤土和30分四氧化三鐵，充分攪拌，放置待用。取IOOml造紙廢水(COD為608，色度40倍(稀釋倍數，下同)，pH值6. 8 )，加入2. 5ml上述配置好的處理劑，充分攪拌5min后，靜置片刻，用磁石分離去懸浮及沉淀的絮體，得到COD為252，色度為10的澄清溶液，COD去除率58. 5%。應用實例3
處理印染廢水(紹興某印染公司車間污水排水ロ)
處理劑配置取100份エ業(yè)硫酸鋁，和30份PAC，加入適量的水充分攪拌，配置成質量5% (エ業(yè)硫酸鋁計算)的溶液，再向其中加入100份膨潤土與50份四氧化三鉄，充分攪拌，
放置待用。取IOOml印染廢水(C0D為1040，色度180倍，pH值11. 2)，先用硫酸或鹽酸調節(jié)pH值到8. I,然后加入I. 5ml上述配置好的處理劑,充分攪拌5min后，再加入0. 3ml濃度2%的DFA-101，充分攪拌5min后，加入微量的陰離子聚丙烯酰胺以助沉降，靜置片刻，用磁石分離去懸浮及沉淀的絮體，得到COD為240，色度為8，pH值為7. 2的澄清溶液，COD去除率77%，脫色率96%。
應用實例4
處理生活廢水(蕭山某污水處理廠進水ロ)
處理劑配置取100份PAC，加入適量的水充分攪拌，配置成質量5%的溶液，再向其中加入100份膨潤土與30份四氧化三鐵，充分攪拌，放置待用。取IOOml生活廢水(C0D為220，色度18倍，pH值7. 5)，加入I. 5ml上述配置好的處理劑，充分攪拌5min后，再加入微量的陰離子聚丙烯酰胺以助沉降，靜置片刻，用磁石分離去懸浮及沉淀的絮體，得到COD為80，色度為4，pH值為6. 8的澄清溶液，COD去除率64%，脫色率78%。
權利要求
1.ー種磁性粉末絮凝劑，由三種成分組成磁性粉末、粘土粉末、絮凝劑；其中，磁性粉末是ー種以化學一般式MFe2O4表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金屬元素；粘土粉末是膨潤土、蒙脫土、高嶺土、沸石、珪藻土的一種或其任意組合；絮凝劑是無機、有機絮凝劑或兩者的結合。
2.如權利要求I所述的磁性粉末絮凝劑，其特征在于上述無機絮凝劑是聚合氯化鋁、硫酸鋁、鉀明礬、銨明礬、鐵明礬、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的ー種或其組合。
3.如權利要求I所述的磁性粉末絮凝劑，其特征在于上述有機絮凝劑是雙氰胺甲醛縮聚物、聚丙烯酰胺類、聚氨基丙烯酸類、海藻酸鈉、陽離子纖維素類中的一種或組合。
4.如權利要求I所述的磁性粉末絮凝劑，其特征在于上述MF e 20 4中的M指F e、Co、Mn，N i、Zn、C r，Cu、Mg、Sn、C a 或者 C d 其中ー種。
5.如權利要求I所述的磁性粉末絮凝劑，其特征在于上述三種組分的重量配比，以粘土粉末100份計，磁性粉末為5-100份，絮凝劑為20-200份。
6.如權利要求I所述的磁性粉末絮凝劑的應用方法，是將所述絮凝劑均勻分散到待處理水溶液中，用酸或堿調整PH值，待固形物凝聚后，通過磁力裝置將絮凝物與浄化水分離。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于上述磁力裝置是電磁石或天然磁石。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于上述pH值的范圍根據待處理水的情況而定，一般控制在PH5. 8-8.6。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性粉末絮凝劑及其應用方法，絮凝劑由三種成分組成磁性粉末、粘土粉末、絮凝劑；其中，磁性粉末是一種以化學一般式MFe２O４表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金屬元素，粘土粉末是膨潤土、蒙脫土、高嶺土、沸石、珪藻土的一種或其任意組合；絮凝劑是無機、有機絮凝劑或兩者的結合。應用方法將絮凝劑均勻分散到待處理水溶液中，用酸或堿調整pH值，待固形物凝聚后，通過磁力裝置將絮凝物與凈化水分離。
文檔編號C02F1/52GK102627342SQ20121011596
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2012年4月19日
發(fā)明者佐佐木正典, 李綏和, 芮海平 申請人:寧夏興平精細化工股份有限公司