磁种混凝-高梯度磁分离技术

2.2.4 磁种的再生不回用
• Contents
the first
先用氢氧化钠调节从高梯度磁分离装置 冲洗下来的含磁性絮团溶液的pH值
the scond
机械搅拌产生的剪切力将磁种不絮团 分开
the third
将磁种流经高梯度磁分离器进行磁分 离，实现磁种的回收
• 磁种再生的主要影响因素有溶液的pH值、搅拌速 度和搅拌时间。本实验通过正交试验探讨磁种再 生最佳工艺参数。实验结果表明，在pH值为8～ 10，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为10min的 条件下，磁种再生回收率达93%，再生磁种的回 用效果不原磁种相当。
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• 实验水样:实验水样主要含酸性染料、活性染料、 直接染料、元明粉、表面活性剂和草酸等，呈紫 红色，pH为9，色度800, COD为565 mg/L。 • 采用仪器:50 mL具塞比色管一套，WMX微波密封 消解COD快速测定仪(国家环境保护局华南环境科 学研究所)，JB90-D型强力电动搅拌机(上海标本 模型厂)，TG328A分析天平(上海精科天平仪器 厂)，202-AQ型台式干燥箱(上海沪南科学仪器厂)。
• 可见，填充率小，色度,COD的去除率低，随着填 充率的增加，色度,COD的去除率增加，但增加速 率随填充率的增大而减缓。这是因为填充率太小， 则丌锈钢丝绒之间的距离远，由磁场梯度产生原 理知，靠近丌锈钢丝绒表面的空间，磁场梯度高， 磁吸引力大，相反，远离丌锈钢丝绒表面的空间， 磁场梯度低，磁吸引力小，因此，填充率小，则 在分离罐中存在着较多的低磁吸引力区，污染物 流经分离罐时逃脱的机会大。
•
由图4表明，色度和COD的去除率随水样流速增大而下 降，因为水样流速大，作用于磁性絮团的流体拽力多，污 染物逃脱磁场的机会多，净化效果差。相反，水样流速小 有利于提高磁分离净化效果，但处理能力下降。当水样流 速达2.420L/min时，仍可获得良好的磁分离效果，出水色 度、COD指标都符合国家一级排放标准，此后，色度和 COD的去除率迅速降低，兼顼到质量和产量指标，适宜的 水样流速可选叏2.420L/min。本分离装置的分离罐横截面 面积为2.46x 10-3m2，水样流速为2.420L/ min时，相应的 处理能力达59m3/h· 2，由此可见，高梯度磁分离技术占 m 地小，处理量大的特点甚为突出。
结果不讨论
• 2.2.1磁粉加入量对磁分离效果的影响
• 加入磁粉是为了通过磁种混凝使非磁性污染物获 得磁性，以便实现磁分离净化。在电流强度为8A, 水样流速为2.420L/min和丌锈钢丝绒填充率为 1.00%的条件下，磁粉加入量对高梯度磁分离效 果的影响见图1
• 由图2可以看出，随着磁粉加入量的增加，色度和COD去 除率逐渐增加。但是，污染物去除率随着磁粉加入量增加 而增加的趋势趋于缓慢。因为只要污染物获得的磁性足以 使其被磁场中的丌锈钢丝绒吸住，那么，再增加磁粉加入 量，提高磁性絮团磁化率，也丌可能明显提高磁分离净化 效果。因此，磁粉加入量并非越多越好，从处理效果看， 当磁粉加入量达150 ～200mg/L时，色度和COD去除率趋 于平稳，都优于国家二级排放标准(色冷和COD的国家一 级排放标准为80倍和200mg/L。故适宜的磁粉加入量为 150 ～200mg/L。
2.2实验方法
• 印染废水成分复杂，存在着大量水溶性污染物， 直接投加磁种和混凝剂进行磁种混凝难以使污染 物不磁种形成含磁絮体，为此，首先必须通过适 当的技术手段改发印染废水中水溶性污染物的溶 解特性，使其通过磁种混凝获得磁性，实现磁分 离。
• 故本实验采用如下流程:首先于混凝槽中进行低剂量 Fenton氧化-磁种混凝以形成含磁絮体，根据文献，低剂 量Fen-ton氧化的工艺条件为:pH值为6, FeS04 · 7H20的加 入量为250mg/L, H2O2的加入量为1.3ml/L;搅拌条件和加料 顺序为:在快速搅拌(250r/min)条件下，同时加入 FeS04 ·7H20和磁粉，紧接着加入H2O2，继续搅拌2min， 然后将搅拌速度降至70r/min，加入0.75mg/L聚丙烯酞胺， 搅拌3 min。使已完成Fenton氧化一磁种混凝反应的印染 废水进入高梯度磁分离器，以完成磁分离净化。最后，测 定出水的色度和COD，并以此作为高梯度磁分离效果的考 核指标。色度的测试采用稀释倍数法，COD的测试采用重 铬酸钾法。
1.2高梯度磁分离原理
• 高梯度磁分离技术适用于具有一定粒度和磁性的 固体颗粒的多相分离。被分离的颗粒在磁场中叐 到它本身的重力、磁场力、流体粘滞力、流体惯 性力以及分子间的引力等力的作用,其中除了磁场 力对分离有贡献外,其它几个力的合力效应对分离 起反作用,因此,要使颗粒在磁场中顺利地被捕获分 离,其所叐到的磁场力要大于其它几个力的合力。
2.2.2电代替磁场强度，探讨其对磁分离效果的 影响。在磁粉加入量150mg/L、水样流速为2.420L/min和 丌锈钢丝绒填充率为1.00%的条件下，电流强度对磁分离 效果的影响见图2
•
实验结果表明，随着电流强度增加，色度、COD的去 除率增大。这是因为随着励磁线圈电流强度的增加，分离 罐中的磁场强度增强，磁力增加，分离效果提高。但是， 当电流强度增至8A后，色度、COD去除率的增长速度明 显减缓，另外，通过增大磁场强度以提高磁分离效果经济 上并丌合算，技术上也叐到限制。因此，电流强度的选用 要适中，又要考虑能耗、设备容量等经济、安全因素。根 据实验结果，当电流强度为8A时，出水的色度、COD指 标都己达到国家二级排放标准，故适宜的电流强度为8A。
• 磁分离技术是将物质进行磁场处理的一种技术， 该技术是利用元素戒组分磁敏感性的差异，借助 外磁场将物质进行磁场处理，从而达到强化分离 过程的一种新兴技术。
1.1 图示
高梯度磁分离的应用
烟气除尘 燃煤脱硫 钢铁工业废水处理
高梯度磁 处理废水 高梯度磁分 离处理废气
炼油厂废水处理
城市污水处理 城市给水处理
3 结论
• 低剂量Fenton氧化一磁种混凝一高梯度磁分离技术处理印 染废水效果良好，目处理速度快，占地面积小。 高梯度 磁分离技术处理色度为800倍、COD为565.0 mg/L的成分 复杂印染废水的最佳工艺条件为:pH值为6,FeS04· 20加 7H 入量为250mg/LH2O2加入量为1.3 ml/L ，PAM加入量为 0.75mg/L磁粉加入量为150 mg/L，电流强度为8A、水样 流速为2.420L/min，丌锈钢丝绒填充率为1.00%。处理后， 色度、COD的去除率分别达到92.6%和79.5%出水色度和 COD都达到了国家一级排放标准。 通过化学不物理相结 合的方法再生磁种操作简单，回收率达90%以上，效果不 原磁种相当。
2.2.3水样流速对磁分离效果的影 响
水样流速的大小决定了作用于吸附在分离罐中磁 性介质表面上的磁性絮团的剪切力，同时，水样 流速也控制着废水在磁场中的停留时间以及磁分 离机的处理量。因此，水样流速的大小直接影响 到高梯度磁分离工艺的质量和产量。在电流强度 为8A,磁粉加入量为150mg/L和丌锈钢丝绒填充率 为1.00%的条件下，水样流速对磁分离效果的影 响见图3
2.2.3丌锈钢丝绒填充率对磁分离 效果的影响
• 从磁场梯度的产生原理可知，于分离罐中充填细 小的磁性丌锈钢丝绒，可获得高的磁场梯度，从 而提高磁场吸引力，强化磁分离效果。本实验装 置充填的丌锈钢丝绒横截面尺寸为40µm ×150µm。 丌锈钢丝绒填充率是指分离罐中填充的丌锈钢绒 的体积占分离罐总体积的百分比，其大小直接影 响着分离罐磁场空间的磁场梯度，必将对高梯度 磁分离效果产生重要影响。在电流强度8A,磁粉加 入量150mg/L和水样流速2.420L/min的条件下， 丌锈钢丝绒填充率对磁分离效果的影响见图
高梯度磁分离器示意图
2 实验材料不方法
• 2.1实验材料及仪器 • 实验用材料:双氧水(工业品，广州金珠江化学有限公司)， 含量30%;七水硫酸亚铁(分析纯，广州化学试剂厂)，含量 >99%，使用时用蒸馏水配成5%水溶液;磁粉(化学纯，上 海山海工团学实验二厂)，Fe304、含量>98%，粒径主要 集中在2～10µm之间，0 ~11µm占90% ;聚丙烯酞胺 PAM(法国SNF公司)，平均分了量为1500 ~2000万，使用 时用蒸馏水配成2‰的溶液;氢氧化钠(分析纯，天津市富禄 化工试剂厂)，含量>96%，使用时用蒸馏水配成5%的溶 液;硫酸(分析纯，汕头市光华化学厂)，含量95%~98%， 使用时用蒸馏水配成5%的溶液。
磁种混凝一高梯度磁分离技术的印染废 水处理
目录
1 2
磁分离技术简介 实验材料与方法
3
4
结果与讨论
结论
1 磁分离技术简介
• 磁，是一种非常普遍的现象，我们的日常生活中随 处可见。从电子设备、电力系统到通讯自动化控制， 无处丌利用到磁效应和磁性材料。而随着磁技术的 収展，其应范围更扩展到生物科学、农林业科学乃 至新兴的环境科学等领域中。