CN106517420A - 一种用于水体净化的磁膜构建方法及磁膜过滤装置 - Google Patents

Abstract

针对水体污染，本发明提供一种能够对水体的污染物提供分离去除的磁膜构建方法及过滤装置。本发明利用永磁铁和磁性颗粒，形成高梯度磁场，磁性颗粒在磁场的作用下排列成柱，柱成阵列，进而构建成磁膜。磁膜不仅对水体污染物具有一般意义上的拦截分离作用，还会根据不同磁性的水体污染物，形成磁性吸附分离、磁性排斥分离和针对特定目标污染物的选择性吸附分离。根据磁性颗粒的粒径，磁膜可以形成纳米过滤、超滤和微滤等，具有“磁聚成膜水体净化过滤，磁散成沙反冲洗磁膜再生”的特性。

Description

一种用于水体净化的磁膜构建方法及磁膜过滤装置

技术领域

水中污染物的增多，用水水质标准的提高，都需要强化水处理技术，以克服现有水处理技术的缺点，提高水体净化的质量。

低温低浊水成为水处理的一个难点，随着淡水资源变的更加稀缺和珍贵，水的再生利用成为解决用水危机的一种重要途径，针对微污染水源水（包括建筑灰水，工业微污染水等），采用磁膜强化过滤净化，也是一种比较经济的手段。

对工业污废水中污染物，可以采用磁膜过滤分离技术，即磁性物质采用磁性吸附过滤，对非磁性物质，可以采用磁性颗粒的表面改性技术，对目标污染物进行强化吸附过滤，而对抗磁性污染物，则可以采用磁排斥分离，使得抗磁性污染物不能通过，从而达到过滤的目的。

背景技术

膜分离技术采用膜组件，通过膜孔的过滤作用，对水中的污染物进行隔离，膜分离为物理作用，在水处理过程中，容易造成膜孔污染，膜通量降低，水处理成本较高。

磁分离技术是利用污废水中的污染物的磁性对其进行磁分离，而对于弱磁性或者非磁性的污染物，则需要投加“磁种”，使其具有更好的磁性，从而达到对水体净化的目的，其磁性净化的水质质量有待进一步提高。

本发明所提出的磁膜技术，是指表面包覆改性的磁性颗粒，能在磁场的作用下“聚磁成膜”，从而可以对水体中的污染物进行强化过滤技术，获得比磁分离技术更好的过滤效果，同时，当污染物对磁膜空隙堵塞时，构建磁膜的磁性颗粒则会“磁散成沙”，能更好地被清洗再生，然后重新增加磁场后构建成新的磁膜，从而可以达到和膜过滤同样的过滤效果。

发明内容

本发明的目的是构建一种用于水体净化的磁膜方法和反应装置，磁膜可以形成微滤磁膜、超滤磁膜、甚至纳滤磁膜等，具有对水体中的磁性污染物进行磁性吸附分离、抗磁性污染物的排斥分离以及非磁性污染物的目标选择性吸附等作用，同时还会对水体中的污染物进行拦截分离，当磁膜过滤一段时间后，可以对磁膜进行“再生”，即构建磁膜的磁性颗粒在“磁散成沙”后被反冲洗再生，然后再“磁聚成膜”形成了新的磁膜，从而达到“磁聚成膜分离过滤，磁散成沙反冲洗再生”的动态磁膜技术。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：对磁性颗粒（磁核）进行表面包覆改性，以避免磁核污染水体，同时也可以对水体中的目标污染物进行选择性吸附，然后置磁性颗粒于非磁性装置中，周围添加永磁铁，从而就会在磁性颗粒周围形成高梯度磁场，进而磁性颗粒磁聚成柱，排列成膜，根据粒径大小的不同可以构成微滤、超滤、纳滤等膜孔结构，从而可以对水体污染物进行拦截分离，磁场也可以对磁性污染物进行磁性吸附，对抗磁性污染物进行排斥分离，防止其通过磁膜进入净化后的水体，从而大大提高磁膜过滤的功能和效果。

根据如上所述的技术方案，构建磁膜过滤装置，包括进水管（1），反冲洗进水管（2），电动阀（3），加药装置（4），排空管（5），充气装置（6），磁性颗粒（7），永磁铁（8），压力继电器（9），装置本体（10），反冲洗出水管（11），出水管（12），溢流水槽（13），水流指示器（14），溢流管（15）。

本发明的磁膜过滤装置，图1上部采用中空的圆筒结构，下部采用中空的圆锥体结构。

本发明的磁膜过滤装置，图2下部采用中空的圆锥体结构，上部采用双圆筒结构，内圆筒下部采用封堵，不让水流从中经过。

本发明的磁膜过滤装置，采用永磁铁构建磁场，以达到磁膜过滤的经济运行。

本发明的磁膜过滤装置，永磁铁的结构为两个对称的半圆筒构成，以方便采用机械力等进行去磁场操作。

本发明的磁膜过滤装置，其装置的本体构件采用奥氏体不锈钢或者其他具有较高强度的非磁性材料。

本发明的磁膜过滤装置，对磁性颗粒进行表面包覆改性，以对水体中的目标污染物进行吸附，并能够很好地具有再生功能。

本发明的磁膜过滤装置，磁性颗粒表面包覆改性，可以采用化学方法进行，也可以采用真空镀膜等方法进行。

本发明的磁膜过滤装置，采用压力继电器对磁膜过滤的时间进行控制，随着磁膜过滤的进行，磁膜中膜孔由于堵塞、填充等其他原因，导致磁膜前的水体压力随着过滤时间的增大在不断地增大，当压力达到压力继电器的设定值时，则磁膜进入反冲洗再生状态。

本发明的磁膜过滤装置，可以采用加药或者采用汽水反冲洗等方式对磁膜进行反冲洗再生。

本发明的磁膜过滤装置，采用水流指示器对磁膜装置的运行状态进行监控。

本发明的磁膜过滤装置，若过滤的流量较小，则采用图1所示的装置，若过滤的流量较大，则采用图2所示的装置。

本发明的磁膜过滤装置，采用电动阀门用以控制水流的方向，同时也便于对装置进行自动化操作。

本发明的磁膜过滤装置，针对不同的目标污染物，磁性颗粒的表面可以采用不同的功能材料进行表面包覆改性（或多种功能材料共同包覆改性），以提高磁膜分离的效果。

本发明的磁膜过滤装置，水从底部流入，从顶部流出。

本发明的磁膜过滤装置，磁性颗粒可以从上部加入，从排空管排出。

附图说明

图1是本发明用于小流量的磁膜装置结构示意图。

图2是本发明用于大流量的磁膜装置结构示意图。

图3是本发明永磁铁的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的名称：1-进水管，2-反冲洗进水管，3-电动阀，4-加药装置，5-排空管，6-充气装置，7-磁性颗粒，8-永磁铁，9-压力继电器，10-装置本体，11-反冲洗出水管，12-出水管，13-溢流水槽，14-水流指示器，15-溢流管。

具体实施方式

下面结合图1、图2、图3和实施例子对本发明作进一步说明。

进水管（1）和反冲洗出水管（11）的电动阀门打开，反冲洗进水管（2）和出水管（12）上的电动阀门关闭。

调节进水流量的大小，使得磁性颗粒（7）在水流的作用下处于合适的位置。

移加两个对称半圆筒状的永磁铁（8），使得磁性颗粒（7）周围添加磁场，从而形成磁膜。

出水管（12）的电动阀门打开，反冲洗出水管（11）上的电动阀门关闭，此时，磁膜对水体中的污染物进行磁性吸附、排斥隔离、选择性吸附及拦截分离等净化作用。

当磁膜工作一段时间后，磁膜的净化效率降低，磁膜前进水处的压力增高，当压力继电器达到设定的压力时，则反冲洗出水管（11）的电动阀门打开，出水管（12）的电动阀门关闭。

移去两个半圆筒状的永磁铁（8），磁膜去磁场，磁性颗粒（7）能够在水流的作用下成沙。

进水管（1）的电动阀门关闭，反冲洗进水管（2）的电动阀门打开，加药装置（4）或者充气装置（6）进行工作，磁膜进入反冲洗再生阶段。

经过设定时间的反冲洗，加药装置（4）和充气装置（6）停止工作，进水管（1）的电动阀门打开，反冲洗进水管（2）的电动阀门关闭，永磁铁（8）复位，出水管（12）的电动阀门打开，反冲洗出水管（11）上的电动阀门关闭，磁膜重复以前的过滤工作状态。

可打开排空管（5）上的电动阀门，放空磁膜装置中的水体和磁性颗粒（7），对装置进行维修等。

在溢流管（15）上安装水流指示器（14）来对磁膜工作的状态进行监控。

Claims (10)

1.一种用于水体污染物净化的磁膜构建方法和磁膜过滤装置，其特征在于利用自然界广泛存在的磁铁矿、赤铁矿等磁性材料为磁性颗粒内核，采用化学方法、真空镀膜等方法对其表面进行包覆改性，将表面包覆改性的磁性颗粒放入非磁性材料制作的装置中，取永磁铁在磁性颗粒周围形成磁场，在磁场的作用下表面改性的磁性颗粒构建成磁膜，从而可以对水体中的污染物进行磁膜过滤净化。

2.根据权利要求1所述的方法构建的装置，其特征在于包括进水管（1），反冲洗进水管（2），电动阀（3），加药装置（4），排空管（5），充气装置（6），磁性颗粒（7），永磁铁（8），压力继电器（9），装置本体（10），反冲洗出水管（11），出水管（12），溢流水槽（13），水流指示器（14），溢流管（15）。

3.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于磁性颗粒（7）可以采用氧化锆、活性炭等包覆材料，可以根据水体中需要去除的目标污染物采用单一材料包覆，也可以采用多种材料同时包覆。

4.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于磁性颗粒（7）的粒径可以为纳米级、微米级、毫米级等，从而可以构建纳米级、微米级、毫米级磁膜。

5.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于磁性颗粒（7）也可以采用人工合成的磁性材料作为磁性颗粒的内核。

6.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于永磁铁（8）的结构为两个对称的半圆筒结构，以方便采用机械力等进行去磁场操作。

7.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于采用压力继电器（9）对磁膜的再生过程进行控制。

8.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于装置本体（10）可以采用奥氏体不锈钢材料。

9.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于磁膜的反冲洗再生可以通过改变水流的强度，流向，或气水反冲洗，或加药（例如改变冲洗水体的酸碱度）等方法对构建磁膜的磁性颗粒进行反冲洗再生。

10.根据权利要求1所述的方法或权利2所述的装置，其特征在于在溢流管上安装水流指示器以对装置的运行状态进行监控。