磁性絮凝剂的制备、表征及其絮凝性能研究

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徐灏龙王长智章一丹

（浙江省环境保护科学设计研究院，杭州３１０００７）

摘要将磁铁矿粉和浓硫酸通过固液表面反应制备得到新型的磁性絮凝剂，采用Ⅺｍ、ＩＲ和ＳＥＭ表征分析表明，磁性絮凝剂具有“核壳结构”和良好的磁响应性，其表面生成了多羟基硫酸铁为主的混凝活性结构，呈层状紧密包裹磁核。混凝烧杯试验比较了磁性絮凝剂与聚氯化铝和聚硫酸铁的混凝效果，磁性絮凝剂对总磷的去除能力与聚硫酸铁接近，磁性絮凝剂投加量为８０ｍｇ／Ｌ，对ＣＯＤｃ，去除率达到４５．８％。磁性絮凝剂产生的絮体相比聚氯化铝和聚硫酸铁要密实、沉淀速度快，其产生的污泥量分别为聚硫酸铁和聚氯化铝产生污泥量的７１％和４４％，而且磁性絮凝剂约占其投加量６１％的磁核可以磁分离回收。

关键词磁铁矿粉磁性絮凝剂固液表面反应表征分析

在水污染治理中，絮凝过程是各种水处理净化工艺中不可缺少的重要环节，也是应用最广泛、最普遍的单元处理工艺，目前广泛应用的无机絮凝剂主要有铝系絮凝剂和铁系絮凝剂，由于铝系絮凝剂产生的絮体沉降慢，并且Ａ１３＋在水体中的残留会对人体造成危害，近年来铁盐絮凝剂出现逐步替代铝盐絮凝剂的趋势。目前市售的固体铁盐絮凝剂通常为两步法生产，将铁矿石、硫铁矿烧渣或硫酸亚铁等酸溶、过滤、氧化等步骤制得液体絮凝剂，再通过干燥器干燥制得固体产品，其存在能耗大、生产工艺复杂等不足［１４１５］。

磁分离水处理技术是从矿物磁选技术发展而来，具有工艺简单、高效、无二次污染的特点，已广泛应用于钢铁废水等含有强磁性介质的废水处理，将絮凝剂和磁种结合用于不含磁性介质的水污染治理成为近年来污染治理关注的热点［１￣４’１１￣１３］。

本文利用浓硫酸的强酸性和强氧化性，并结合空气中氧的氧化作用，首次提出以磁铁矿粉为原料通过固液相表面反应“一步法”制备核壳结构的固体磁性絮凝剂的方法，磁性絮凝剂的磁核可以通过磁鼓分离器回收循环投加于混合反应池作为絮凝晶核和沉淀剂，构建加载絮凝磁分离的水处理澄清工艺，

浙江省科技厅重大科技专项社会发展项目（２００８０１３０１４。４）；浙江省环境污染控制技术研究重点实验室建设。能够大大节省水处理沉淀设施的占地面积，提高沉淀分离效率和出水水质。可广泛用于给水净化、富营养化河流治理、污水处理厂提标改造和工业废水絮凝沉淀预处理等水处理领域。

１试验部分

１．１磁性絮凝剂的制备原理

磁性絮凝剂的制备原理是将磁铁矿粉与玻璃珠在搅拌混合状态下连续均匀喷人雾化的浓硫酸液滴，利用浓硫酸的强酸性和强氧化性，以及空气的氧化作用，通过搅拌球磨混合和固液表面自发放热反应，能够激发磁铁矿粉表面化学反应，发生强烈的机械力化学效应，从而改变磁粉表面组成结构和电性，对水中污染物和胶态物产生混凝吸附作用。由于浓硫酸的用量相比于磁铁矿粉不足，保留了内部的磁核，使得磁性絮凝剂本身具有良好的磁响应性。

１．２磁性絮凝剂的制备方法

磁性絮凝剂的制备采用自制的２０Ｌ容积的卧式搅拌球磨反应设备，其由简体、带桨叶的搅拌轴、减速机和简体支架几大部分组成，筒体上设有卸料口，筒体上部正中央设有酸喷雾器。首先向简体内加入５蛞粒度在５００目左右、含铁品味在６５％的精选磁铁矿粉，然后加入３ｋｇ５删１１玻璃珠和３ｋｇ３ＩＴｌＩｎ玻璃珠的混合磨料，启动可调速传动装置，在搅拌速度为４０ｒ／ｍｉｎ搅拌混合５ｍｉｎ，然后开

给水排水ＶｏＬ３５增刊２０呻３１９

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