CN104211154B - 一种磁性絮凝剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁性絮凝剂，应用于污水处理领域。所述磁性絮凝剂由四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛组成。在制备的磁性絮凝剂的四氧化三铁磁粉表面覆有有机功能膜，属于化学单分子层包覆，磁性絮凝剂通过官能团与污染物的吸附、凝聚、共沉淀等作用去除污染物。利用磁絮凝剂絮凝回收鱼蛋白不仅可提高蛋白质的回收率，而且回收物中不含化学药剂，使用过的磁絮凝剂可以回收重复利用，节约了运行成本。本磁性絮凝剂可广泛应用于含磷、重金属离子等无机废水的处理；造纸、食品加工、养殖、石油化工等行业企业悬浮物多、浊度高的有机废水的处理。
Description
技术领域
本发明涉一种絮凝剂，尤其涉及一种改性的磁性絮凝剂。
背景技术
混凝沉淀技术是污水处理过程及深度净水过程常用的一项技术，它必不可少地应用到各种混凝剂、助凝剂等化学药剂，处理后产生大量固体废弃物，造成二次污染是这项技术的软肋。如何避免对环境造成二次伤害，开发对环境友好型技术产品，已成为国内外专家、学者的共同关注。目前，已研制出了较多的对环境无毒害作用的产品，如淀粉接枝共聚物、微生物絮凝剂等。
鱼类加工废水由于含有大量可回收利用的鱼类蛋白(可加工成高附加值的鱼粉出售)，因而在选择处理方案时厂方要求考虑蛋白质回收工艺。众多的回收工艺中，絮凝沉淀法是较简单、经济实用的一种方法，设备投入不大，运行成本适中，因而为众多企业所接受。然而传统的絮凝沉淀法多采用的是向废水中添加絮凝剂，形成大量的沉淀物，且其中含有化学药剂，带来二次污染。从食品安全的角度考虑，不宜采用化学药剂絮凝回收鱼蛋白方法。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种磁性絮凝剂及其应用方法，改性后的磁性絮凝剂的四氧化三铁磁粉表面覆有有机功能膜，通过官能团与污染物的吸附、凝聚、共沉淀等作用去除污染物。该磁性絮凝剂使用时无化学药剂污染、成本低、回收率高，剩余的沉淀物即是无化学药剂残留的鱼类蛋白，可直接进行深加工作业。
一种磁性絮凝剂，其特征在于，所述磁性絮凝剂由四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛组成，所述四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比范围为100:0.5:0.5～100:1.5:1.5，制得的所述磁性絮凝剂的四氧化三铁磁粉表面覆有有机功能膜。
所述四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：1：1。
所述四氧化三铁磁粉的含量大于98％。
所述四氧化三铁磁粉的粒径为2～10μm，密度为5.18g/cm3，体积磁化率为74.30Am3/kg，矫顽力为102.68A/m。
将所述磁性絮凝剂加入处理废水中进行絮凝处理，将絮凝后的沉淀物经高速剪切机打散，磁性絮凝剂通过磁鼓回收并打入处理系统中循环使用。
所述磁性絮凝剂在高速剪切打散后所述四氧化三铁磁粉和所述有机功能膜不发生分离。
本发明的有益效果为：
1、通过在四氧化三铁磁粉表面覆有能与水中胶体类污染物产生凝聚、吸附作用的有机功能膜，省却了污废水进行混凝沉淀处理工艺中投加化学混凝药剂的步骤，及处理后废水及沉淀污泥中化学残留带来的二次污染问题。
2、在四氧化三铁磁粉表面覆有有机功能膜，由于化学键结合力很强，不易脱落、流失，无需连续加入化学药剂，同时四氧化三铁磁粉的粒径为2～10μm便于回收利用，从而节约大量运行费用。
3、由于磁絮凝剂比重较大，因此絮凝污泥沉降迅速，絮体密实，含水率小，所需污泥沉降、脱水装置体积很小，大大节省了占地及投资。
4、本磁性絮凝剂可广泛应用于含磷、重金属离子等无机废水的处理；造纸、食品加工、养殖、石油化工等行业企业悬浮物多、浊度高的有机废水的处理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。但所举实例不作为对本发明的限定。
实施例1
本实验采用对比的方法，选取五组由不同比例配方制得的磁絮凝剂，本实验处理的废水为城市废水，在1000mL所述废水中加入25mg磁性絮凝剂，根据实验结果确定改性磁性絮凝剂中最佳比例配方。
废水水质情况：本实验所取样品来自城市污水处理厂，废水污染物指标如下：悬浮物45mg/L、色度150(倍)、浊度50(度)、磷酸盐1.69mg/L。
1号磁性絮凝剂中四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：0.5：0.5；
2号磁性絮凝剂中四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：0.6：0.6；
3号磁性絮凝剂中的四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：0.8：0.8；
4号磁性絮凝剂中的四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：1：1；
5号磁性絮凝剂中的四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100:1.5:1.5。
处理方法采用烧杯试验，每次处理量为1000mL，实验结果如表1所示，
表1处理后废水各项指标及去除率
通过实验结果可知，经过表面改性处理的磁粉絮凝剂，无论哪种比例配方的试剂对目标废水的处理效果都很好，证明本试剂配方是可行的。本磁性絮凝剂的改性处理属于化学包覆改性，改性剂的用量范围是由被改性粉体粒径、比表面积决定的。理想的化学包覆效果是粉体100％被改性剂覆盖，此时，颗粒表面达到单分子层吸附所需的用量即是最佳用量。用量少达不到充分覆盖及活化，影响使用效果；用量过多既无必要，也增加生产成本，包覆率不再增加，甚至多余的改性剂游离于填充体系内，影响复合材料的使用性能。因此，4号配方的磁性絮凝剂处理目标废水的各项指标均优于其它几组试剂，即磁性絮凝剂中四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的最佳配比为100:1:1。
实施例2
本实验采用对比的方法，一种是采用传统试剂组合法制备的絮凝剂对鱼类加工废水进行处理，一种是实施例1中4号方案制备的磁性絮凝剂对鱼类加工废水进行处理，处理方法采用烧杯实验，每次鱼类加工废水处理量为1000mL。如表2所示，选取三组不同添加量的絮凝剂做对比实验，所用的处理废水中COD含量为3800mg/L。
表2三组不同絮凝剂数据表
分别取添加量为150mg、250mg和350mg的传统絮凝剂和磁性絮凝剂，将三组絮凝剂分别放入COD含量为3800mg/L的废水中，
分别测量废水中COD含量，实验结果如表3所示。
表3处理后废水COD值及COD去除率
| COD1 | 去除率1 | COD2 | 去除率2 | COD3 | 去除率3 | |
| 传统絮凝剂 | 2736 | 28％ | 2090 | 45％ | 2394 | 37％ |
| 磁性絮凝剂 | 2432 | 36％ | 1520 | 60％ | 1710 | 55％ |
实验结果表明：两组试剂在相同浓度下，磁性絮凝剂的效果明显好于传统絮凝剂，去除率较高。絮凝剂用量少不能完全去除胶体类、悬浮污染物；用量过多使得絮凝剂之间发生了桥联作用，失去了与污染物作用的机会，使得去除率反而下降，甚至导致实验失败。两组絮凝剂在用量范围内均有一个最佳用量值，当在本实验所用1000mL鱼类加工废水中添加250mg絮凝剂时，两种絮凝剂处理后的废水中COD去除率都达到最大值，传统絮凝剂处理的废水中COD去除率为45％，磁性絮凝剂处理的废水中COD去除率达到60％，比传统絮凝剂高很多。
同时，本方案采用的磁絮凝剂不仅处理效果优于传统絮凝剂组合，而且通过将絮凝后的沉淀物经高速剪切机打散，磁粉絮凝剂可通过磁鼓回收并打入处理系统循环使用，剩余的沉淀物既是无化学药剂残留的鱼类蛋白，可直接进行深加工作业。
Claims (5)
1.一种磁性絮凝剂，其特征在于，所述磁性絮凝剂由四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛组成，制得的所述磁性絮凝剂的四氧化三铁磁粉表面覆有有机功能膜；
所述四氧化三铁磁粉、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和戊二醛的配比为100：1：1。
2.根据权利要求1所述的磁性絮凝剂，其特征在于，所述四氧化三铁磁粉的含量大于98％。
3.根据权利要求1所述的磁性絮凝剂，其特征在于，所述四氧化三铁磁粉的粒径为2～10μm，密度为5.18g/cm3，体积磁化率为74.30Am3/kg，矫顽力为102.68A/m。
4.根据权利要求1所述的磁性絮凝剂的应用方法，其特征在于，将所述磁性絮凝剂加入处理废水中进行絮凝处理，将絮凝后的沉淀物经高速剪切机打散，磁性絮凝剂通过磁鼓回收并打入处理系统中循环使用。
5.根据权利要求4所述的磁性絮凝剂的应用方法，其特征在于，所述磁性絮凝剂在高速剪切打散后，所述四氧化三铁磁粉和所述有机功能膜不发生分离。
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