专利名称：一种磁性粉末絮凝剂及其应用方法
技术领域：
本发明涉及污水处理技术，特别是ー种磁性粉末絮凝剂及其应用方法。
背景技术：
通过在絮凝剂中加入磁性粉末，利用磁石的吸引カ分离的方法有很多种。日本专利公布于昭57 — 135091 (1982)中通过在活性污泥中加入磁性粉末来分离再利用活性污泥的方法。但是使用范围仅限于活性污泥，不具备通用性。另外，日本专利公布于平10 — 165712中有一种以氧化铝和碳酸钙的细微粉末为主要成分，添加20%磁性体的细微粉末絮凝剂，其主要成分的氧化铝和碳酸钙粉末表面可吸附污物，但在水中的分散性差，仅对含有污质10PMM以下的溶液有浄化作用，使用范围局限性大。还有日本专利W 02008/105521中有ー个使用聚氨基酸系絮凝剂和磁性粉末浄化水的方法。磁性粉末是通过聚氨基酸系絮凝剂来凝聚的，其磁性粉末的表面要进行特殊加工，这种絮凝剂组成成分的成本较高。并且，絮凝剂中必须要添加有机高分子絮凝剂，只能用于生物污水处理等等。没有一种成本低、使用范围广、能良好地浄化水质的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供ー种磁性粉末絮凝剂及其应用方法。本发明按照下述方案实现
ー种磁性粉末絮凝剂，由三种成分组成磁性粉末、粘土粉末、絮凝剂；其中，磁性粉末是ー种以化学一般式MFe2O4表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金属元素，粘土粉末是膨润土、蒙脱土、高岭土、沸石、珪藻土的一种或其任意组合；絮凝剂是无机、有机絮凝剂或两者的结合；
上述无机絮凝剂是聚合氯化铝、硫酸铝、钾明矾、铵明矾、铁明矾、聚合硫酸鉄、聚合氯化铁中的ー种或其组合。上述有机絮凝剂是双氰胺甲醛缩聚物、聚丙烯酰胺类、聚氨基丙烯酸类、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、阳离子纤维素类中的一种或组合；
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其中ー种；
上述三种组分的重量配比，以粘土粉末100份计，磁性粉末为5-100份，絮凝剂为20-200 份；
所述絮凝剂均匀分散到待处理水溶液中，用酸或碱调整PH值，待固形物凝聚后，通过磁力装置将絮凝物与净化水分离；
上述磁力装置是电磁石或天然磁石；
上述PH值的范围根据待处理水的情况而定，一般控制在pH5. 8-8. 6。
许多领域都需要通过絮凝剂去处污水中的杂质，如化学エ业、畜牧业、染色エ业等行业的污水处理，河流湖泊和上下管道设施的水浄化处理等。一般含有无机成分的污水使用无机的絮凝剂，含有有机成分的污水使用含有有机高分子的絮凝剂。要根据水质的不同要选用絮凝剂。另外，沉淀形成的絮凝物需要大面积的沉淀槽将絮凝物从沉淀槽中取出需要转鼓型的连续过滤设备、板框压滤机、带式过滤机等，还要滤布更换、真空泵运转管理等等，运转管理成本很高，由此，市场期待ー种成本更低更切实的处理方法。本发明通过使用磁性絮凝剂能处理各种污水，将含有磁性的絮凝物凝聚到一起，通过磁石吸引減少沉淀槽的使用面积，并且用磁石的吸引力分离净化水和絮凝物，是ー种减少运转管理成本的净化水处理方法。 本发明在研究现有技术后发现，在絮凝过程中，只有放入具有胶体性质的粘土物質后，磁性粉末才能很好的均匀分散，污质，粘土和磁性粉末凝聚效果比单纯用磁性材料和絮凝剂更加明显。
具体实施例方式磁性粉末的选择本发明中所需的磁性粉末，只要是能够被磁石吸引的粉末都可以使用，不需要特别的表面处理。例如铁、镍等金属粉末、或者其合金粉末等，分子式为Fe 30 4的尖晶石型铁氧体粉末等等，磁性粉末不但可以单独使用ー种，还可以数种混合使用。制作简单，成本低，物源多的尖晶石型铁氧体粉末，其中的M为F e、C o、Mn，Ni、Zn、Cr，Cu、Mg、Sn、C a或者C d其中ー种，具有良好的磁性，非常适用。磁性粉末越细越好，粒径达到90%以上可以通过50目筛网的粉末可以使用，粒径达到90%以上可以通过100目筛网的粉末更好，当然最好是粒径达到90%以上可以通过200目筛网的粉末；
粘土粉末的选择粘土粉末最好是具有胶体性質的粉末，这种粉末分散到水中，静静摆放I个小时后，就能看到粉末和水完全分离，下面是粉末，上面是澄清的液体。关于这种粉末有膨润土、蒙脱土、高岭土、沸石、珪藻土、或者合成沸石、硅胶、活性白土等，其中，比表面積大，吸附性强的有膨润土、蒙脱土、活性白土等；价格低、物源广的有膨润土；粘土粉末越细越好，粒径达到90%以上可以通过5 0目筛网的粉末可以使用，粒径达到90%以上可以通过100目筛网的粉末更好，推荐使用粒径达到90%以上可以通过200目筛网的粉末；
关于絮凝剂，常规用途的话，一般品种都可以使用。但是从降低水溶液中的生物化学氧气要求量(B0D)、化学氧气要求量方面以及降低成本方面来考虑，无机絮凝剂最佳。在无机絮凝剂絮凝不充分吋，也可以使用有机高分子絮凝剂。无机絮凝剂和有机絮凝剂可以同时使用。无机絮凝剂有聚合氯化铝(简称PAC)、硫酸铝、钾明矾、铁明矾、铵明矾、氯化亚铁等，有机絮凝剂有海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺系高分子、带氨基的聚丙烯酸酷、双氰胺甲醛缩聚物絮凝剂等。从处理效果、成本方面考虑，以PAC或者硫酸铝最佳；处理染色エ业废液时，含有PAC，硫酸铝的无机絮凝剂有时不能充分脱色，这时，再加入聚丙烯酰胺系高分子、或者、双氰胺甲醛缩聚物絮凝剂后，能够有效脱色。所以处理这种液体时，可直接在絮凝剂成分里追加聚丙烯酰胺系高分子或者双氰胺甲醛缩聚物絮凝剂。
磁性絮凝剂的成分比例以重量计如果粘土重是100份，则磁性粉末应在5-100份之间。如果少于5份，受磁石的吸引力弱，需要用强引力的电磁石；比例超过100份，磁性粉末分散性差，而增加分散性需要对磁性粉末表面进行特殊加工，要增加费用。比例在10-60份之间为佳，最理想的是在20-40份之间。絮凝剂的添加量没有特别规定，通常范围为20-200份。如果少于20份，则絮凝不充分，如超过200份，则水溶液中絮凝剂的残留量増加，相对而言粘土成分減少，水溶性有机物的去除能力減少。最理想的比例是50-150之间。絮凝剂能溶于水，对于粒径没有特别規定，理想的粒径是90%以上能通过50目筛网的粉末。应用方法将磁性粉末、粘土粉末和絮凝剂3种成分逐一加入水中使用也可，但因操作麻烦，使用前将3种成分混合，制成絮凝剂后再使用为佳。混合方法有将3种成分以干燥状态混合，以粉末形态使用。将3种成分放到水中，以浑浊液态形式使用也可。以干燥状态制成的絮凝剂可以长期保存，以固体形态投入吋，为使其能在处理液中尽快分散，需要特别注意观察。另外，为使尽快产生絮凝效果，需要长时间的搅拌。而液态絮凝剂，因其含有水分，相对来说絮凝的有效成分较少，长期保存后，易与水分离或者易于凝固，使用时要注意观察，液态絮凝剂投入到处理液中后，能马上均匀分散，短时间搅拌后便能絮凝，使用方便。具体使用哪种絮凝剂由实际设备和操作性来決定。以干燥状态混合时，可使用常规的混合机器。比如三维混合机、双锥回转混合机、V型混合机等，或者可使用粉碎机，边粉碎边混合。省去事先将粘土粉末和磁性体混合的エ序。粉碎机器有球磨机、超细粉碎用冲击磨等。湿式混合吋，使用带有搅拌叶的不锈钢反应槽，不限型号。首先放入水，边搅拌边放入絮凝剂、或者先将絮凝剂分散到水中，然后再逐步加入粘土粉末，最后再加磁性粉末。液体的浓度要求控制在能流动顺畅、不影响使用为原则。液体中的固体成分控制在5%-50%(W)之间，理想浓度是20-40% (W)之间。关于絮凝剂的使用量和条件首先先做一下测试，根据结果再适当确定。有时，根据污浊物性质的不同，需要制造弱酸性的大絮凝剂，或者弱碱性的大絮凝剂等。在制造之前，需要确定适当的添加量，最佳的PH值，而确定这些数值需要先行进行测试，确定作业条件。PH值要控制在接近排出的下水PH值范围，作业的理想pH值为PH4-11，以pH5. 8-8. 6为最佳。在处理液中加入絮凝剂，均匀混合，再搅拌，添加酸或者碱溶液，调至最佳的PH值后停止搅拌，等待絮凝物沉淀。使用固体絮凝剂时，在添加絮凝剂后，要搅拌30分钟以上，使絮凝剂能够均匀与污水混合，待粘土粉末充分吸附污浊物后再调节PH值为佳。使用液态絮凝剂时，絮凝剂在处理液中均匀分散后，便可马上调节PH值。调节pH值时添加的酸和碱的使用量一般以絮凝剂中的粘土成分的比重为依据，应控制在2(T2000PPM间。酸溶液有机酸、无机酸都可以使用，以稀硫酸、稀盐酸为佳。碱溶液可使用液碱、碳酸钠溶液、或者石灰乳等，其中石灰乳成本低，且因其能制作絮凝剂和高分子架桥，最为理想。所形成的絮凝物，带有磁性，能被磁石吸附有。利用磁力，可以控制沉淀速度(加快或者减慢速度)，因而不需要大面积的沉淀池；例如采用装有永久磁石的滚轮分离絮凝物和净化水。或者，将电磁石放到水中，吸附絮凝物，使其与净化水分离后，停止电磁石工作，去除密集的絮凝物。上述几种方法中，都无需用到传统的板框压滤机、真空脱水机、带式压滤机、离心机等，即使要用，也能大幅減少使 用频率，大大減少操作管理费用。应用实例
磁性粉末为尖晶石型铁氧体粉末；膨润土使用浙江临安产的钠基膨润土，200目通过率90%。絮凝剂使用PAC溶液(AlCl3含量质量计10%)，Al2 (SO4)3 (固体，Al2 (SO4) 3,含量，质量计15. 7%)，DFA-101高效絮凝剂(双氰胺甲醛缩聚物，宁夏兴平精细化工股份有限公司商品名，固含量50%),阴尚子聚丙烯酰胺。应用实例2
处理造纸废水(富阳某造纸公司污水排水ロ)
处理剂配置取100份エ业硫酸铝，加入适量的水充分搅拌，配置成质量5%的溶液，再向其中加入100份膨润土和30分四氧化三铁，充分搅拌，放置待用。取IOOml造纸废水(COD为608，色度40倍(稀释倍数，下同)，pH值6. 8 )，加入2. 5ml上述配置好的处理剂，充分搅拌5min后，静置片刻，用磁石分离去悬浮及沉淀的絮体，得到COD为252，色度为10的澄清溶液，COD去除率58. 5%。应用实例3
处理印染废水(绍兴某印染公司车间污水排水ロ)
处理剂配置取100份エ业硫酸铝，和30份PAC，加入适量的水充分搅拌，配置成质量5% (エ业硫酸铝计算)的溶液，再向其中加入100份膨润土与50份四氧化三鉄，充分搅拌，
放置待用。取IOOml印染废水(C0D为1040，色度180倍，pH值11. 2)，先用硫酸或盐酸调节pH值到8. I,然后加入I. 5ml上述配置好的处理剂,充分搅拌5min后，再加入0. 3ml浓度2%的DFA-101，充分搅拌5min后，加入微量的阴离子聚丙烯酰胺以助沉降，静置片刻，用磁石分离去悬浮及沉淀的絮体，得到COD为240，色度为8，pH值为7. 2的澄清溶液，COD去除率77%，脱色率96%。
应用实例4
处理生活废水(萧山某污水处理厂进水ロ)
处理剂配置取100份PAC，加入适量的水充分搅拌，配置成质量5%的溶液，再向其中加入100份膨润土与30份四氧化三铁，充分搅拌，放置待用。取IOOml生活废水(C0D为220，色度18倍，pH值7. 5)，加入I. 5ml上述配置好的处理剂，充分搅拌5min后，再加入微量的阴离子聚丙烯酰胺以助沉降，静置片刻，用磁石分离去悬浮及沉淀的絮体，得到COD为80，色度为4，pH值为6. 8的澄清溶液，COD去除率64%，脱色率78%。
权利要求
1.ー种磁性粉末絮凝剂，由三种成分组成磁性粉末、粘土粉末、絮凝剂；其中，磁性粉末是ー种以化学一般式MFe2O4表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金属元素；粘土粉末是膨润土、蒙脱土、高岭土、沸石、珪藻土的一种或其任意组合；絮凝剂是无机、有机絮凝剂或两者的结合。
2.如权利要求I所述的磁性粉末絮凝剂，其特征在于上述无机絮凝剂是聚合氯化铝、硫酸铝、钾明矾、铵明矾、铁明矾、聚合硫酸铁、聚合氯化铁中的ー种或其组合。
3.如权利要求I所述的磁性粉末絮凝剂，其特征在于上述有机絮凝剂是双氰胺甲醛缩聚物、聚丙烯酰胺类、聚氨基丙烯酸类、海藻酸钠、阳离子纤维素类中的一种或组合。
4.如权利要求I所述的磁性粉末絮凝剂，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 其中ー种。
5.如权利要求I所述的磁性粉末絮凝剂，其特征在于上述三种组分的重量配比，以粘土粉末100份计，磁性粉末为5-100份，絮凝剂为20-200份。
6.如权利要求I所述的磁性粉末絮凝剂的应用方法，是将所述絮凝剂均匀分散到待处理水溶液中，用酸或碱调整PH值，待固形物凝聚后，通过磁力装置将絮凝物与浄化水分离。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于上述磁力装置是电磁石或天然磁石。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于上述pH值的范围根据待处理水的情况而定，一般控制在PH5. 8-8.6。
全文摘要
本发明涉及一种磁性粉末絮凝剂及其应用方法，絮凝剂由三种成分组成磁性粉末、粘土粉末、絮凝剂；其中，磁性粉末是一种以化学一般式MFe２O４表示的尖晶石磁性粉末，上式中，M指金属元素，粘土粉末是膨润土、蒙脱土、高岭土、沸石、珪藻土的一种或其任意组合；絮凝剂是无机、有机絮凝剂或两者的结合。应用方法将絮凝剂均匀分散到待处理水溶液中，用酸或碱调整pH值，待固形物凝聚后，通过磁力装置将絮凝物与净化水分离。
文档编号C02F1/52GK102627342SQ20121011596
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者佐佐木正典, 李绥和, 芮海平 申请人:宁夏兴平精细化工股份有限公司