CN215439788U - 一种基于软磁材料的污水净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于软磁材料的污水净化装置，其包括混合罐和净化罐，混合罐具有搅拌机构、污水进口、软磁粒子进口和混合液出口，净化罐的内腔被中部设置的软磁过滤组件分隔成混合液腔和净水腔，污水进口与污水管连通，混合液出口通过混合液输送管与混合液腔连通，净化罐的顶部还设有与混合液腔连通的洗脱液进口，净化罐的底部设有与净水腔连通的净水排出管，软磁过滤组件包括软磁过滤网及其两侧的磁铁件。优点为，软磁粒子吸附污水中的重金属离子，随后被磁化的软磁过滤网磁吸拦截，重金属去除效果好，结构简单，成本低；软磁过滤网消磁后解除对软磁粒子的磁吸，滤网易再生，同时洗脱液能够使重金属离子脱离软磁粒子吸附，软磁粒子易再生。

Description

一种基于软磁材料的污水净化装置

技术领域

本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种基于软磁材料的污水净化装置。

背景技术

污水处理是为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。含重金属离子的工业废水是目前对环境污染和人类危害较大的污水之一，其内含有的重金属离子通常包括锌、铜、镍、隔、铅等。重金属离子不易降解或沉降，只能通常转移其位置或转变其物理化学形态的方式从水中去除，以降低危害。

目前，处理含重金属离子的污水通常使用的方法如下：化学沉淀法，即添加化学药剂，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；离子交换法，即经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。上述两种方法各有不足：前者会产生大量污泥，污泥进一步处理不便且易对环境造成二次污染；后者对设备要求较高，成本和能耗高，对操作人员的操作技能也有较高要求，不适用于工业污水处理量不大、经济实力有限、化工人才缺乏的小微企业使用。因此，针对上述问题，有必要提供一种新的结构简单、成本低且易于操作使用的污水净化装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于软磁材料的污水净化装置，旨在克服现有技术中存在的上述不足。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于软磁材料的污水净化装置，其包括混合罐和净化罐，所述混合罐具有搅拌机构、污水进口、软磁粒子进口和混合液出口，所述净化罐的内腔被中部设置的软磁过滤组件分隔成位于上部的混合液腔和位于下部的净水腔，所述污水进口与污水管连通，所述混合液出口通过设有第一输送泵的混合液输送管与所述混合液腔连通，所述净化罐的顶部还设有与所述混合液腔连通的洗脱液进口，所述净化罐的底部设有与所述净水腔连通的净水排出管，所述软磁过滤组件包括软磁过滤网及设置于所述软磁过滤网相对两侧以对其起磁化作用的磁铁件。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述软磁过滤网为由镍锌铁氧体软磁材料制成的具有多层网状结构的滤网，所述软磁过滤网整体呈矩形块状。

采用上述进一步方案的有益效果是，根据文献报导的现有技术(Xiangxia Wei，ACS Applied Materials&Interfaces 2017 9(42),36772-3678)，镍锌铁氧体软磁材料的粉末基可通过挤出三维打印和固相反应相结合的方法制备网状结构的多层铁氧体，网状结构由直径600微米以下的纤维层叠组成，网孔尺寸在50-300微米，水能够在没有高压降的情况下自由通过；镍锌铁氧体的软磁滤网具有软磁性质，在磁铁件作用下快速磁化而具备磁性从而吸附软磁粒子，当磁铁件拆下(电磁铁断电)不作用于软磁滤网时则失去磁性，解除对软磁粒子吸附。

进一步，所述净化罐的侧壁中部向内凹陷形成与所述软磁过滤网相匹配的矩形口，所述矩形口周边设有对所述软磁过滤网及磁铁件进行支撑的安装板。

采用上述进一步方案的有益效果是，结构简单，安装拆卸较方便。

进一步，所述磁铁件位于所述净化罐外且对称分布于所述软磁过滤网相对的两侧边外，所述磁铁件为固定于所述安装板上的电磁铁或可拆卸连接于所述安装板上的永磁铁。

采用上述进一步方案的有益效果是，电磁铁较为方便，通过通断电即可实现对软磁过滤网的磁化或消磁；使用永磁铁的优势则在于不需要使用电源。

进一步，所述软磁粒子进口处设有便于添加软磁粒子的料斗，所述软磁粒子为对重金属粒子有吸附作用的氧化铁磁性纳米颗粒。

采用上述进一步方案的有益效果是，加入软磁粒子较方便，同时氧化铁磁性纳米颗粒对重金属吸附作用后且在盐酸等洗脱液作用下易再生，具体制备及相关性质可参考文献报导的现有技术(Xiangxia Wei，ACS Applied Materials&Interfaces 2017 9(42),36772-3678)。

进一步，所述净水排出管上设有第二输送泵，所述第二输送泵出口端通过回水管道与所述混合液腔连通，所述回水管道上间隔设有三通切换阀一和三通切换阀二，所述三通切换阀一的一个出口通过管道与市政排水管网或中水储罐连通，所述三通切换阀二的一个出口通过管道与回收液储罐连通。

采用上述进一步方案的有益效果是，回水管道的设置，便于使净水腔内的水再次进入混合液腔以再次经软磁过滤网进行二次过滤，确保净化效果；三通切换阀一和二的设置，便于实现净水外排存储以及洗脱后的回收液外排存储等功能。

进一步，所述洗脱液进口通过设有第三输送泵的洗脱液输送管与洗脱液储罐连通。

采用上述进一步方案的有益效果是，便于在需要软磁粒子再生时，自动向混合液腔送入洗脱液，提高效率。

进一步，所述搅拌机构包括位于所述混合罐顶部的搅拌电机及与所述搅拌电机输出端固定连接并伸入至所述混合罐内的搅拌轴。

采用上述进一步方案的有益效果是，使含重金属离子的污水与加入的软磁粒子充分接触混匀以更好的吸附污水中的重金属离子。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果和优点：

含有重金属离子的污水先在混合罐内与软磁粒子充分混合，软磁粒子可充分吸附污水中的重金属离子，随后在净化罐内通过软磁过滤组件过滤使吸附了重金属离子的软磁粒子被软磁过滤网磁吸作用拦截，通过软磁过滤网的即为净化后的水，重金属去除效果好，装置结构简单，成本低；

拦截下的软磁粒子可洗脱再生，当解除磁铁件对软磁过滤网的磁化作用后，软磁过滤网失去对软磁粒子的磁吸作用，从而在洗脱液冲洗下可通过软磁过滤网，同时洗脱液浸泡软磁粒子能够使重金属离子脱离软磁粒子的吸附，得到含软磁粒子和重金属离子的浓液(回收液储罐)，离心处理后可得再生的软磁粒子，浓液可进一步处理可回收重金属；软磁粒子可循环使用，成本低，重金属离子能够回收，经济环保。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于软磁材料的污水净化装置的。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、混合罐；2、净化罐；3、混合液腔；4、净水腔；5、污水管；6、第一输送泵；7、软磁过滤网；8、磁铁件；9、安装板；10、料斗；11、第二输送泵；12、回水管道；13、三通切换阀一；14、三通切换阀二；15、中水储罐；16、回收液储罐；17、第三输送泵；18、洗脱液储罐。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，若用到“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位的术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供一种基于软磁材料的污水净化装置，其包括混合罐1和净化罐2，所述混合罐1具有搅拌机构、污水进口、软磁粒子进口和混合液出口，所述净化罐2的内腔被中部设置的软磁过滤组件分隔成位于上部的混合液腔3和位于下部的净水腔4，所述污水进口与污水管5连通，所述混合液出口通过设有第一输送泵6的混合液输送管与所述混合液腔3连通，所述净化罐2的顶部还设有与所述混合液腔3连通的洗脱液进口，所述净化罐2的底部设有与所述净水腔4连通的净水排出管，所述软磁过滤组件包括软磁过滤网7及设置于所述软磁过滤网7相对两侧以对其起磁化作用的磁铁件8。

需要说明的是，两侧的磁铁件磁极方向相反而互相吸引，位于两者产生的磁场间的软磁过滤网可被有效磁化。两磁铁件间产生的磁场强度以能够使软磁过滤网磁化而能够有吸附拦截软磁粒子为基本要求，本领域普通技术人员可根据实际软磁过滤网的大小及易磁化的程度进行具体选择。

在本实用新型的一个实施例中，所述软磁过滤网7为由镍锌铁氧体软磁材料制成的具有多层网状结构的滤网，所述软磁过滤网7整体呈矩形块状。在一个具体实例中，软磁过滤网的尺寸选择为80cm×50cm,滤网层数可选择约为20层(厚度在1-2cm)，两磁铁件之间的平均磁场强度约为0.1t，软磁纳米粒子的捕获率在99％以上。

在本实用新型的一个实施例中，所述净化罐2的侧壁中部向内凹陷形成与所述软磁过滤网7相匹配的矩形口，所述矩形口周边设有对所述软磁过滤网7及磁铁件8进行支撑的安装板9。

在本实用新型的一个实施例中，所述磁铁件8位于所述净化罐2外且对称分布于所述软磁过滤网7相对的两侧边外，所述磁铁件8为固定于所述安装板9上的电磁铁或可拆卸连接于所述安装板9上的永磁铁。

需要说明的是，理论上永磁铁的磁性越强越好，但为了控制成本，以能够有效磁化软磁过滤网为基本要求，试验表明，两磁铁件间的平均磁场强度在0.1t的相对较低的磁场强度时即可满足要求。

在本实用新型的一个实施例中，所述软磁粒子进口处设有便于添加软磁粒子的料斗10，所述软磁粒子为对重金属粒子有吸附作用的氧化铁磁性纳米颗粒。

在本实用新型的一个实施例中，所述净水排出管上设有第二输送泵11，所述第二输送泵11出口端通过回水管道12与所述混合液腔3连通，所述回水管道12上间隔设有三通切换阀一13和三通切换阀二14，所述三通切换阀一13的一个出口通过管道与市政排水管网或中水储罐15连通，所述三通切换阀二14的一个出口通过管道与回收液储罐16连通。

需要说明的是，三通切换阀一或二均是有两种工作状态，一种是使回水管道连通，另一种是使回水管道在相应的三通切换阀处并截断而将水流导向相应的中水储罐或回收液储罐。

在本实用新型的一个实施例中，所述洗脱液进口通过设有第三输送泵17的洗脱液输送管与洗脱液储罐18连通。

在本实用新型的一个实施例中，所述搅拌机构包括位于所述混合罐1顶部的搅拌电机及与所述搅拌电机输出端固定连接并伸入至所述混合罐1内的搅拌轴。

本实用新型的基本原理为，含有重金属离子的污水先在混合罐1内与软磁粒子充分混合，软磁粒子可充分吸附污水中的重金属离子，随后在净化罐2内通过软磁过滤组件过滤使吸附了重金属离子的软磁粒子被软磁过滤网7磁吸作用拦截，通过软磁过滤网7的即为净化后的水；拦截下的软磁粒子可洗脱再生，当解除磁铁件8对软磁过滤网的磁化作用后，软磁过滤网失去对软磁粒子的磁吸作用，从而在洗脱液冲洗下可通过软磁过滤网，同时洗脱液浸泡软磁粒子能够使重金属离子脱离软磁粒子的吸附，含软磁粒子和重金属离子的浓液可被输送至回收液储罐16，离心处理后可得再生的软磁粒子，离心后的浓液可进一步还原处理以回收重金属。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，包括混合罐(1)和净化罐(2)，所述混合罐(1)具有搅拌机构、污水进口、软磁粒子进口和混合液出口，所述净化罐(2)的内腔被中部设置的软磁过滤组件分隔成位于上部的混合液腔(3)和位于下部的净水腔(4)，所述污水进口与污水管(5)连通，所述混合液出口通过设有第一输送泵(6)的混合液输送管与所述混合液腔(3)连通，所述净化罐(2)的顶部还设有与所述混合液腔(3)连通的洗脱液进口，所述净化罐(2)的底部设有与所述净水腔(4)连通的净水排出管，所述软磁过滤组件包括软磁过滤网(7)及设置于所述软磁过滤网(7)相对两侧以对其起磁化作用的磁铁件(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述软磁过滤网(7)为由镍锌铁氧体软磁材料制成的具有多层网状结构的滤网，所述软磁过滤网(7)整体呈矩形块状。

3.根据权利要求2所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述净化罐(2)的侧壁中部向内凹陷形成与所述软磁过滤网(7)相匹配的矩形口，所述矩形口周边设有对所述软磁过滤网(7)及磁铁件(8)进行支撑的安装板(9)。

4.根据权利要求3所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述磁铁件(8)位于所述净化罐(2)外且对称分布于所述软磁过滤网(7)相对的两侧边外，所述磁铁件(8)为固定于所述安装板(9)上的电磁铁或可拆卸连接于所述安装板(9)上的永磁铁。

5.根据权利要求1所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述软磁粒子进口处设有便于添加软磁粒子的料斗(10)，所述软磁粒子为对重金属粒子有吸附作用的氧化铁磁性纳米颗粒。

6.根据权利要求1所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述净水排出管上设有第二输送泵(11)，所述第二输送泵(11)出口端通过回水管道(12)与所述混合液腔(3)连通，所述回水管道(12)上间隔设有三通切换阀一(13)和三通切换阀二(14)，所述三通切换阀一(13)的一个出口通过管道与市政排水管网或中水储罐(15)连通，所述三通切换阀二(14)的一个出口通过管道与回收液储罐(16)连通。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述洗脱液进口通过设有第三输送泵(17)的洗脱液输送管与洗脱液储罐(18)连通。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于软磁材料的污水净化装置，其特征在于，所述搅拌机构包括位于所述混合罐(1)顶部的搅拌电机及与所述搅拌电机输出端固定连接并伸入至所述混合罐(1)内的搅拌轴。

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