CN110642343A - 一种去除水中悬浮颗粒物的磁絮凝剂的制备与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种去除水中悬浮颗粒物的磁絮凝剂的制备与应用。所述的磁性絮凝剂由Fe3O4和SiO2的核壳结构组成，应用本发明的Fe3O4@SiO2磁性材料去除水中的悬浮颗粒物，在Ca2+或Mg2+盐等阳离子的作用下可以通过电荷中和、吸附架桥和网捕等机制实现对水体中悬浮物的高效去除。絮凝前水样不需要经过调pH等预处理，且可以处理高浊度水样，磁絮凝剂投加量低，回收简单，磁分离时间短，对分离设备要求较低，可工业化大规模推广使用。

Description

一种去除水中悬浮颗粒物的磁絮凝剂的制备与应用
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体地，本发明涉及一种去除水中悬浮颗粒物的磁絮凝剂的制备与应用。
背景技术
絮凝法是一种化学处理方法，是水处理重要的操作单元之一，广泛应用在石化、钢铁、冶金、造纸、食品、印染、纺织和酿造等多种行业的废水处理中。它是指通过投加一定絮凝剂，使水中悬浮微粒碰撞、集聚并形成较大絮团，从而加快颗粒的沉降和实现固液分离的一种方法，其主要用于水体中悬浮物和胶体的去除。此外，絮凝法还可以用来去除藻类、有机物、重金属、病原体微生物等水体污染物。其絮凝效果直接影响后续工艺的运行以及最终的出水质量，絮凝剂的性能决定了水处理效果的优劣和絮凝工艺运行费用的高低。因此，研究和制备经济、高效、安全的水处理絮凝剂对于污水处理至关重要。
磁絮凝技术作为一种新兴的水处理技术，具有操作简单、分离速度快等优点，在给水处理和各类废水处理领域中备受青睐，并广泛应用于工程实际。磁絮凝的关键是磁性粒子功能化，在磁性粒子功能化的过程中，通常是以Fe3O4磁性粒子为核心，在Fe3O4的表面包覆一定的化学物质，形成功能化磁性微粒。功能化磁性微粒表面的化学官能团能够有效捕集废水中的大量悬浮颗粒物和胶体，并将其与磁核连接起来，从而实现磁场作用下的分离收集。目前，包覆Fe3O4微粒的化学物质主要有无机类化合物、有机官能团和高分子聚合物。Fe3O4磁性粒子是具有特殊结构和磁性能的一种材料，广泛应用于医学、环保、电子信息、生物等领域。然而，Fe3O4磁性粒子易团聚，易被氧化，且表面羟基不足，使其应用受到了限制。由于SiO2具有较强的机械性能和较高的化学稳定性，将其包裹在Fe3O4表面，能屏蔽磁偶极子的相互作用，改善磁性粒子的分散性，增加其生物相容性，此外，SiO2表面存在丰富的羟基，可以负载更多的物质，拓宽了Fe3O4磁性粒子在水处理领域的应用。
本发明通过溶胶-凝胶方法将SiO2胶粘在Fe3O4磁性粒子表面，形成包覆层，在Ca2+或Mg2+阳离子的辅助作用下，可以实现水中的悬浮颗粒物和胶体的高效絮凝去除。该磁性絮凝剂具有制备工艺简单、绿色安全、经济高效的特点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂。
本发明的再一目的是提供一种制备上述用于去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂的方法。
本发明的再一目的是提供上述用于去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂的应用。
本发明所述的用于去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂，应用时，通过以下技术方案实现：
(1)向水样中加入Ca2+或Mg2+盐中的一种，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)水样中投加Fe3O4@SiO2磁性材料，快速搅拌均匀；
(3)向步骤(2)中的水样施加磁场，以分离磁絮体；
进一步，所述步骤(1)中的钙盐为3.0-7.0mmol/L的氯化钙、硝酸钙、氧化钙或氢氧化钙中的一种，镁盐为1.0-10.0mmol/L的氯化镁、硝酸镁或硫酸镁中的一种；
进一步，所述步骤(1)水样的pH值为1.0-11.0，水样悬浮颗粒物的浊度为≤2000NTU；
进一步，所述步骤(2)中磁性絮凝剂的投加量≥20mg/L；
进一步，所述步骤(3)中施加磁场的磁场强度为≥500G；
本发明用于去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂，在絮凝时，所形成的磁絮体在磁场中分离时间为1-10min，可以实现快速分离。
本发明所述的用于去除水中悬浮物的磁性絮凝剂，通过以下步骤进行制备：
(1)将三价可溶性铁盐FeCl3·6H2O或Fe2(SO4)3中的一种和二价可溶性铁盐FeSO4·7H2O、Fe(NO3)2·6H2O或FeCl2·4H2O中的一种，按摩尔比1:1-2:1溶解于去离子水中，在60-80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加碱液至pH值为9.0-11.0，然后反应15-60分钟；
(2)分离步骤(1)生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用；
(3)将步骤(2)制备的磁性材料按固液比1g:300ml-1g:600ml均匀分散于80％(v/v)乙醇溶液中，20-30℃下超声处理20-60min，形成均匀磁性溶液；
(4)在50-80℃下，先向步骤(3)的磁性溶液中滴加25％(v/v)氨水，再滴加100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应5-7小时；
(5)分离步骤(4)生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。
根据本发明所述的用于去除水中悬浮物的磁性絮凝剂，在制备时，碱液可以选择氨水、NaHCO3、Na2CO3、NaOH或KOH溶液中的一种；磁性溶液:氨水:正硅酸乙酯的体积比为30-90:0.5-1:0.125-5；所分离出的磁性固体材料采用去离子水和100％乙醇交替洗涤至pH值为6.5-7.5。
根据本发明所述的用于去除水中悬浮物的磁性絮凝剂为球形核壳结构，Fe3O4作为球核，粒径在10-24nm之间，SiO2作为外壳，厚度在5-8nm之间。
絮凝剂与水体污染物的相互作用过程较为复杂，为了能够有效的絮凝沉降水体中悬浮颗粒物，需要絮凝剂能够通过多种机制实现对悬浮颗粒物的絮凝。本发明所述的磁性絮凝剂在Ca2+或Mg2+阳离子的辅助作用下可以通过电荷中和、吸附架桥和网捕等机制实现对水体中悬浮物的高效去除。本发明所述的磁性絮凝剂表面带有大量的羟基，在Ca2+或Mg2+等阳离子存在的情况下，絮凝剂中的羟基等带负电含氧官能团将通过离子键与Ca2+或Mg2+进行络合性结合，不规则的悬浮固体颗粒可以进一步通过范德华力和氢键作用被分子链上的官能团吸附，同时，絮凝剂的分子链在高悬浮固体颗粒和其它纳米颗粒之间延伸，从而形成絮体，絮体在沉降过程中不断网捕悬浮颗粒，在磁场的作用下，将其与水分离，从而将悬浮固体颗粒从水中去除。
根据本发明的用于去除悬浮性颗粒物的Fe3O4@SiO2磁性絮凝剂有较高的磁性能，饱和磁化强度为52.85emu/g。该磁性絮凝剂的X-射线衍射分析表明，产物各衍射峰符合Fe3O4标准谱图(PDF#89-2355)，谱峰尖锐无杂峰，产物纯度高，结晶度好。红外分析发现564cm-1处的吸收峰为Fe–O键的伸缩振动，在1087cm-1和1185cm-1处出现Si–O–Si的对称伸缩振动峰，在3433cm-1处的峰表明该絮凝剂含有大量的羟基。本发明所制得的磁性絮凝剂在有Ca2+架桥的条件下对悬浮性颗粒物具有高效的絮凝能力，在投加量为0.5g/L的条件下去除率可以到达90％以上，即使继续加大投加量也不会出现再稳现象，且去除率不随pH发生变化，均能维持在较高水平，可以直接对各种原水进行处理而不用提前调节pH，极大地提高了该絮凝剂的使用价值和使用范围。该磁性絮凝剂在处理浊度高达2000NTU的水样时去除率也可以高达95％以上。水样中的碱度和溶解性天然腐殖质对去除率没有明显的影响。
本发明的优点和有益效果如下：
(1)采用本方法制备磁性絮凝剂，工艺简单，成本低，易获取，绿色安全。
(2)采用二氧化硅对磁性四氧化三铁进行包覆，提高了该絮凝剂的生物相容性和化学稳定性。该磁性絮凝剂有较高的磁性能，易于分离回收，絮凝时间短，速度快，效率高。
(3)利用Ca2+或Mg2+的架桥效应可以有效的减少絮凝剂的用量，提升该磁性絮凝剂对悬浮性颗粒物的去除率。在絮凝悬浮性颗粒物的过程中不受pH变化的影响，操作简单，原水可以不经过预处理，使得絮凝成本降低，应用范围拓宽。
(4)本发明所提供的磁絮凝方法，对分离设备要求低，可以处理造成水体不同浊度的悬浮性颗粒物，并且不受碱度和腐殖酸浓度的影响，可以处理复杂的污染水体，有望工业大规模推广使用。
(5)用简单的洗涤可以反复回收使用磁性材料，降低了材料的成本。
具体实施方式
实施例1：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在60℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为11.0，然后反应60分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在60℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.5g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，10min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为98.89％。
实施例2：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在70℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在70℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加2ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应5小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了7.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.1g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于2000G的磁场上静置沉降，10min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为96.35％。
实施例3：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为11.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于240ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在50℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应7小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了7.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.05g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于500G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为97.63％。
实施例4：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在60℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于120ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在80℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了3.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.1g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于500G的磁场上静置沉降，3min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为93.69％。
实施例5：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为9.0，然后反应15分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于240ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在60℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加2ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.5g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为94.48％。
实施例6：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在70℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为11.0，然后反应15分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于120ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在80℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加2ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应5小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向2000NTU的水样中加入了7.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.5g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于500G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为98.18％。
实施例7：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于240ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在70℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加3ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应7小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了3.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.05g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，3min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为97.37％。
实施例8：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在60℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应60分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于120ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在60℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加3ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向200NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.05g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于2000G的磁场上静置沉降，3min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为99.23％。
实施例9：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在70℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为9.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在70℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加3ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应7小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向200NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.05g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于2000G的磁场上静置沉降，3min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为96.75％。
实施例10：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在70℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应15分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在50℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加3ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应7小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.1g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为94.73％。
实施例11：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在60℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为11.0，然后反应60分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在60℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.5g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，10min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为99.28％.
实施例12：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为2:1，在70℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于200ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在70℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加2ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应5小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了7.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.1g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于2000G的磁场上静置沉降，10min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为97.51％。
实施例13：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为11.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于240ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在50℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应7小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了7.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.05g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于500G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为97.93％。
实施例14：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在60℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为10.0，然后反应30分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于120ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在80℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加6ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了3.0mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.1g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于500G的磁场上静置沉降，3min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为96.64％。
实施例15：将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于去离子水中，FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O的摩尔比为1:1，在80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加25％(v/v)氨水至pH值为9.0，然后反应15分钟，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用。将制备的0.4g磁性材料均匀分散于240ml 80％(v/v)乙醇溶液中，25℃下超声处理30min形成均匀磁性溶液，在60℃下，先滴加2ml 25％(v/v)氨水，再滴加2ml 100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应6小时，分离生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。向1000NTU的水样中加入了4.5mmol/L氯化钙，搅拌均匀，加入0.5g/L的磁性絮凝剂，快速搅拌1min后置于1000G的磁场上静置沉降，5min后取上清测浊度并得到浊度的去除率为95.48％。

Claims (7)

1.一种去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂，其特征在于，由Fe3O4和SiO2的核壳结构组成，并通过以下步骤实现絮凝：
(1)向水样中加入Ca2+或Mg2+盐中的一种，搅拌均匀；
(2)向步骤(1)水样中投加Fe3O4@SiO2磁性材料，快速搅拌均匀；
(3)向步骤(2)中的水样施加磁场，以分离磁性絮凝体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的钙盐为3.0-7.0mmol/L的氯化钙、硝酸钙、氧化钙或氢氧化钙中的一种，镁盐为1.0-10.0mmol/L的氯化镁、硝酸镁或硫酸镁中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)水样的pH值为1.0-11.0，水样悬浮颗粒物的浊度为≤2000NTU。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中磁性絮凝剂的投加量≥20mg/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中施加磁场的磁场强度为≥500G。
6.根据权利要求1所述的一种去除水中悬浮颗粒物的磁性絮凝剂，其制备方法是：
(1)将三价可溶性铁盐FeCl3·6H2O或Fe2(SO4)3中的一种和二价可溶性铁盐FeSO4·7H2O、Fe(NO3)2·6H2O或FeCl2·4H2O中的一种，按摩尔比1:1-2:1溶解于去离子水中，在60-80℃水浴、N2保护和充分搅拌下，滴加碱液至pH值为9.0-11.0，然后反应15-60分钟；
(2)分离步骤(1)生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥备用；
(3)将步骤(2)制备的磁性材料按固液比1g:300ml-1g:600ml均匀分散于80％(v/v)乙醇溶液中，20-30℃下超声处理20-60min，形成均匀磁性溶液；
(4)在50-80℃下，向步骤(3)的磁性溶液中滴加25％(v/v)氨水，再滴加100％正硅酸乙酯，搅拌均匀后反应5-7小时；
(5)分离步骤(4)生成的磁性固体颗粒，清洗后，冷冻干燥制得Fe3O4@SiO2。
7.根据权利要求1和权利要求6所述的磁性絮凝剂，为球形核壳结构，Fe3O4作为球核，粒径在10-24nm之间，SiO2作为外壳，厚度在5-8nm之间。
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