磁分离水体净化技术磁粉成核机理研究

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1、2011年全国给水排水技术信息网年会论文集磁分离水体净化技术磁粉成核机理研究申晓莹张统李志颖崔小东雷志锋（总装备部工程设计研究总院，北京10028）摘要本文介绍了磁分离水体净化技术的原理和特点，通过实验重点对其成核机理和成核结果进行了分析，实验显示磁粉Zeta电位（+10）显正电性，可以有效与Zeta电位（-10）显负电性的絮体产生电中和作用，形成以磁粉为核心的絮团。关键词磁分离成核机理电位絮凝近年来一些新技术应用于水体净化，取得了不中悬浮物和磷酸盐的特点，工艺上具有流程短、占错的效果，磁分离技术就是其中的一种。虽然国内地少、投资省、运行费用低等优势。外专家对磁分离技术有一定的

2、研究，但是由于其工①停留时间短。实现水体中污染物与水的快速作机理与基础学科联系密切，加之磁分离的效率受分离，悬浮物、磷酸盐和藻类从反应到分离大约只多种因素影响，仍存在许多问题有待深入研究。本需要3min。文重点研究磁分离水体净化技术中磁粉成核机理。②占地面积小。停留时间的缩短将大大缩小处理设备的容积，从而大大减小占地面积。可以实现1磁分离水体净化技术原理设备的集成，制作成车载式移动处理设备，提高利利用感生磁力（电磁场或永磁场）将废水中的用率。磁性物质打捞分离出来，达到水质净化的目的，必③处理水量大。单台设备可实现处理量须满足下列关系式：1500m3/h。F磁＞∑F机=g0+F粘

3、斥力+Fv(动力)（1）④出水水质好。设备的处理出水悬浮物浓度低其中于8mg/L，总磷低于0.3mg/L。F磁——作用在磁性物质上的磁力⑤运行费用低。作为对常规混凝沉淀过滤工艺∑F机——与磁力方向相反的所有机械力的合力：的革新，除了药剂的运行费用外，设备本身的电耗包括在介质中的重力分量、微粒沿磁力成本极低，吨水处理电耗不到0.05元，在能耗上极F磁方向运动时所受到的阻力和颗粒定具优势。向运动的加速阻力。3实验方法磁性物质随流体流动，在磁场中受到磁力和机械力的作用，只有满足F磁≥∑F机时，磁性物质才有取500mL待处理水样4份，盛于1L烧杯中，可能在磁场作用下被吸附分离，并且磁性

4、物质被吸置于六联搅拌器上，按时间次序分别加入一定量的引的磁力要求足够大，大于其它反力，才能将其从磁粉或活性炭或硅藻土，及PAC和PAM，其中活性水体中分离出来。炭和硅藻土以170r/min的搅拌速度反应1h，静置沉淀磁粉、PAC反应搅拌速度设定为300r/min，PAM2磁分离净化技术特点及优势反应搅拌速度设定为170r/min，分别反应一定时间，磁分离水体净化技术是物化分离技术，与沉淀、然后利用磁铁将絮团吸出，最后通过Zeta电位、电过滤工艺相比，具有设备连续运行、可高效去除水镜等手段分析介质成核机理。磁粉投加混凝剂助凝剂磁铁将投加投加絮团吸出图1实验流程1492011年全国

5、给水排水技术信息网年会论文集4成核介质机理分析均粒径最大。而颗粒的沉降速率一般可以用下述公式表示：4.1混凝机理分析ρ−ρ成核粒子主要通电中和、吸附架桥、压缩双电υ=gygxd2层等作用将悬浮固体杂质粒子截留在介质的表面及18μ（2）沟道中，从而达到固液分离的目的。其中①电中和作用d——颗粒直径。电中和作用，是指混凝剂在水中形成带正电的可以看出，颗粒粒径越大，其沉降性能最好。胶粒，它能和水中带负电的胶粒相互吸引从而使彼由以上分析可知，磁粉的沉降速率最大。此的电性中和而凝聚。4.3三种成核粒子Zeta电位的比较②吸附架桥作用一些呈线型结构的高分子混凝剂，以及金属盐类混凝剂在水中形

6、成线型高聚物后，均能强烈吸附胶体微粒。当吸附的微粒增多时，上述线型分子会弯曲变形和成网。从而起到桥梁的作用，使微粒间的距离缩短而相互粘结，逐渐形成粗大的絮凝体。这种作用称吸附架桥作用。③压缩双电层作用水中粘土胶团含有吸附层和扩散层，合称双电层。双电层中正离子浓度由内向外逐渐降低，最后与水中的正离子浓度大致相等。因此双电层有一定的厚度。如向水中加入电解质，其正离子就会挤入扩散层而使之变薄；进而挤入吸附层，使胶核表面的负电性降低。这种作用称压缩双电层。当双电层图2三种介质的粒径分布被压缩，颗粒间的静电斥能就会降低。当降至小于Zeta电位又叫电动电位（ζ-电位），是指剪切面颗粒布朗运

7、动的动能时，颗粒相互吸附凝聚。凝聚(ShearPlane)的电位，是表征胶体分散系稳定性的重颗粒在水的紊流中彼此碰撞吸附，形成絮凝体（亦要指标。由于分散粒子表面带有电荷而吸引周围的称绒体或矾花）。絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸反号离子，这些反号离子在两相界面呈扩散状态分附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝布而形成扩散双电层。根据Stern双电层理论可将双体通过吸附，体积增大而下沉。电层分为两部分，即Stern层和扩散层。当分散粒子磁粉成核的混凝机理主要是电中和作用，电中在外电场的作用