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磁分离水体净化技术磁粉成核机理研究
作者:管理员    发布于:2018-06-29 14:05:20    文字:【】【】【

  近年来一些新技术应用于水体净化,取得了不错的效果,磁分离技术就是其中的一种。虽然国内外专家对磁分离技术有一定的研究,但是由于其工作机理与基础学科联系密切,加之磁分离的效率受多种因素影响,仍存在许多问题有待深入研究。本文重点研究磁分离水体净化技术中磁粉成核机理。

  1磁分离水体净化技术原理利用感生磁力(电磁场或永磁场)将废水中的磁性物质打捞分离出来,达到水质净化的目的,必须满足下列关系式:F磁作用在磁性物质上的磁力ZF机与磁力方向相反的所有机械力的合力:包括在介质中的重力分量、微粒沿磁力F磁方向运动时所受到的阻力和颗粒定向运动的加速阻力。

  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>ZF机时,磁性物质才有可能在磁场作用下被吸附分离,并且磁性物质被吸引的磁力要求足够大,大于其它反力,才能将其从水体中分离出来。

  2磁分离净化技术特点及优势磁分离水体净化技术是物化分离技术,与沉淀、过滤工艺相比,具有设备连续运行、可高效去除水中悬浮物和磷酸盐的特点,工艺上具有流程短、占地少、投资省、运行费用低等优势。

  停留时间短。实现水体中污染物与水的快速分离,悬浮物、磷酸盐和藻类从反应到分离大约只需要3min.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。可以实现设备的集成,制作成车载式移动处理设备,提高利用率。

  处理水量大。单台设备可实现处理量1500m3/h.出水水质好。设备的处理出水悬浮物浓度低运行费用低。作为对常规混凝沉淀过滤工艺的革新,除了药剂的运行费用外,设备本身的电耗成本极低,吨水处理电耗不到0.05元,在能耗上极具优势。3,可以看出不同样品的粒径呈广义的正态分布;且当粒径大于100m时磁粉颗粒含量最高,而且三者平均粒径分别为35.34、25.29和26.93叫,即磁粉的平可以看出,颗粒粒径越大,其沉降性能最好。

  由以上分析可知,磁粉的沉降速率最大。

  4.3三种成核粒子Zeta电位的比较三种介质的粒径分布Zeta电位又叫电动电位(Z-电位),是指剪切面(Shear Plane)的电位,是表征胶体分散系稳定性的重要指标。由于分散粒子表面带有电荷而吸引周围的反号离子,这些反号离子在两相界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。根据Stern双电层理论可将双电层分为两部分,即Stern层和扩散层。当分散粒子在外电场的作用下,稳定层与扩散层发生相对移动时的滑动面即是剪切面,该处对远离界面的流体中的某点的电位称为Zeta电位或电动电位(Z-电位)。即Zeta电位是连续相与附着在分散粒子上的流体稳定层之间的电势差。Zeta电位的重要意义在于它的数值与胶态分散的稳定性相关,国内外相关领域学者非常重视混凝Zeta电位的研究。Zeta电位是对颗粒之间相互排斥或吸引力的强度的度量。Zeta电位(正或负)越高,体系越稳定,即溶解或分散可以抵抗聚集。反之,Zeta电位(正或负)越低,越倾向于凝结或凝聚,即吸引力超过了排斥力,分散被破坏而发生凝结或凝聚。

  五尔Kn磁堆磁粉成核粒子的Zeta电位如所示,硅藻土和活性炭的Zeta电位均为负值,而絮体的Zeta电位亦为负值。根据同性相斥的原理,若硅藻土和活性炭作为介质起不到增大絮体的效果。而磁粉的Zeta电位为正值,可以起到良好的成核功能。

  5磁粉成核结果分析5.1成核前后磁粉粒径的变化成核前后磁粉粒径的变化情况如所示,可以看出成核后的絮体粒径明显增加,体积含量最高点所对应的粒径显著右移,且平均粒径由成核前的35.34叫增加至174.15叫。由此可以看出,磁粉具有良好的成核功能。且由公。可以看出,磁粉颗粒在投加前为小颗粒状,同时絮体结构也较为分散。而当磁粉添加至絮体溶液后,形成了结构紧凑的磁絮体,絮体变的粗大密实,即磁粉具有强化混凝作用的能力。这点与磁絮体形成前后粒径变化情况是一致的。

  磁粉磁粉和絮体成核前后磁粉粒径的变化情况絮体投加磁粉前后Zeta电位的变化情况磁絮体磁粉、絮体以及磁絮体的光学显微镜照片(2)磁粉、絮体及磁絮体的SEM特征扫描电镜(SEM)具有较高的分辨率和放大倍数,能够得到絮体微观的结构和形貌,因而该技术近年来被广泛用于絮体结构形貌观察。

  如图所示,分别为磁粉、絮体及磁絮体的SEM照片(x3k)。由可以看出,磁粉本身结构为规则的小颗粒,彼此之间相对分散存在;而絮体本身表面呈现凹凸不平的不规则形态,即表面孔隙较多,结构较为分散。磁粉和絮体结合后,由(3)可知,磁絮体表面变得相对平滑紧凑,而且磁絮体表面仅可以观察到零星的磁粉存在,也就是说磁粉作为核心与絮体结合很好。

  磁粉絮体磁絮体磁粉、絮体以及磁絮体的SEM照片6结论研究发现:与硅藻土和活性炭相比,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。而硅藻土和活性炭Zeta电位显负电性,不具备作为絮体核心的功能。磁絮体的粒径、光学显微镜以及SEM照片证实磁粉作为絮团核心的有效性。虽然通过投加硅藻土和活性炭可以吸附水体中的溶解性有机物,但其无法与悬浮絮体形成絮团从水体中分离,投加硅藻土和活性炭会引入新的悬浮物,影响水体效果。

脚注信息
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