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中国环境科学 2020年第7期40卷 2978-2984页

作者：蔺能石晓雪袁媛张金城郭幸斐贾辉王捷分离膜与膜过程省部共建国家重点实验室天津300387 天津工业大学环境科学与工程学院天津300387 北京中创龙源环保科技有限公司北京102600 天津市水质安全评价与保障技术工程中心天津300387

基于聚合硫酸铁的UV-vis光谱学特征,利用外加电磁场对聚合硫酸铁进行磁化调控,研究了不同磁化时间和磁场强度对PFS中铁形态分布的影响.研究表明,水解过程中铁盐逐渐与羟基结合,存在由低聚态向相对较高聚态转化的趋势.整体来看,在一定范... 详细信息

基于聚合硫酸铁的UV-vis光谱学特征,利用外加电磁场对聚合硫酸铁进行磁化调控,研究了不同磁化时间和磁场强度对PFS中铁形态分布的影响.研究表明,水解过程中铁盐逐渐与羟基结合,存在由低聚态向相对较高聚态转化的趋势.整体来看,在一定范围内增加磁化时间和磁场强度可以有效促进絮凝剂的水解,但是在多工艺参数调控中,提升磁场强度能够获得更为明显的效果.通过上述研究表明,借助UV-vis光谱学特征变化的分析,可有效判断PFS在水解过程中的水解进程及转化.在相同磁场强度下,磁化4~6min时,由低聚态向高聚态转化速率更快.而在控制磁化时间相同的情况下,增大磁场强度相应水解产物的转化速率也会提高1.9%~12.3%.该研究为设计适当的磁场强度获得更好的磁絮凝效果以及PFS絮凝工艺的调控提供更为科学有效的理论指导.

关键词：聚合硫酸铁(PFS) 紫外-可见吸收光谱(UV-vis) 磁化铁水解形态

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磁场强化混凝-膜过滤中铁形态分析及工艺过程研究

磁场强化混凝-膜过滤中铁形态分析及工艺过程研究

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作者：郝胜男天津工业大学

学位级别：硕士

混凝-膜过滤工艺现已广泛应用于微污染水的处理。本研究借助四氧化三铁磁性颗粒,以逐时络合比色法和紫外光谱作为测试方法,探究了以磁场为基础,混凝剂浓度及水解过程对铁形态分布的影响。在此基础上进一步研究了氯化铁混凝剂的不同铁形... 详细信息

混凝-膜过滤工艺现已广泛应用于微污染水的处理。本研究借助四氧化三铁磁性颗粒,以逐时络合比色法和紫外光谱作为测试方法,探究了以磁场为基础,混凝剂浓度及水解过程对铁形态分布的影响。在此基础上进一步研究了氯化铁混凝剂的不同铁形态分布对混凝过程中絮体特性以及连续混凝-膜过滤过程中膜通量的影响。首先,分析了磁种悬浊液的磁化时间对剩磁含量的影响以及剩磁含量对铁形态分布的影响。结果显示,随磁化时间延长,磁粉的剩余磁场强度呈现出先高后低的趋势。当磁化3 min时,剩磁含量最大,约为0.78 mT;9 min时含量最低,约为0.18 mT(不磁化时,剩磁为0)。磁化后的磁粉悬浊液同混凝剂溶液发生作用,剩磁的存在干扰了铁形态的分布。剩磁含量越大,氯化铁溶液中低聚合态水解产物Fea与中聚合态水解产物Feb的总比例(即Fea+b)越高。200 mg/L的氯化铁溶液,磁化3 min时,Fea+b约占总铁含量的72.5%,比不磁化和磁化9 min时分别高出了 15.2%和9.3%。其次,以逐时络合比色和紫外光谱为测试方法,研究了磁场、水解过程及浓度对铁形态分布的影响。研究表明,浓度越高,低聚态越占优势。其中,50 mg/L 的氯化铁溶液 Fea、Feb、Fec分别占比 1.5%、2.1%、96.4%,而400 mg/几的氯化铁溶液三者分别达到82.3%、5.5%、12.2%。随着混凝剂溶液水解时间的延长,结合的羟基逐渐增多,低聚态的铁逐渐向相对更高的聚合态转化,反映了水解过程是一个低聚态不断与羟基结合形成多羟基络合物的过程,最终导致低聚态含量逐渐减少,而高聚态逐渐增多。磁种剩磁含量越高,越有利于氯化铁溶液中的铁离子保持较高的低聚合态比例,磁粉磁化之后剩磁的存在一定程度上抑制了氯化铁溶液的水解过程。最后,对比并分析了直接过滤、加混凝剂(磁化0 min)、磁化3 min、磁化9 min四种工况在连续混凝-膜过滤过程中的絮体特性及膜通量变化,并进行了分析。实验结果表明,以混凝为预处理手段,可明显减缓膜污染,增大膜通量。同时,混凝剂溶液中Fea+b 比例越大,越有利于形成尺寸较大的絮体,膜污染速率越慢,过滤通量越大,过滤效率越高。磁化3 min时,絮体平均粒径约为750μm,膜通量约为105L/(h·m2);不磁化时的平均粒径约为620μm,膜通量约为80 L/(h·m2);而不加混凝剂直接过滤时膜通量约为45 L/(h·m2)。混凝作为预处理方式可有效减缓膜污染,通过调节铁形态分布,增大有效形态所占比例,可进一步减缓膜过滤过程的膜污染程度,提高过滤效率。

关键词：磁场铁水解形态絮体特性膜污染

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磁场影响下铁形态分布对混凝—超滤工艺的影响研究

磁场影响下铁形态分布对混凝—超滤工艺的影响研究

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作者：蔺能天津工业大学

学位级别：硕士

混凝-膜过滤工艺作为一种强化混凝技术由于其高效、快速的工艺特征在水处理方面具有良好的应用前景。本研究基于聚合硫酸铁(PFS)的UV-vis光谱学特征,利用外加电磁场对PFS进行磁化调控,研究了磁化时间、磁场强度以及磁化方式对PFS中铁形... 详细信息

混凝-膜过滤工艺作为一种强化混凝技术由于其高效、快速的工艺特征在水处理方面具有良好的应用前景。本研究基于聚合硫酸铁(PFS)的UV-vis光谱学特征,利用外加电磁场对PFS进行磁化调控,研究了磁化时间、磁场强度以及磁化方式对PFS中铁形态含量分布的影响。探究不同磁化方式下絮凝物性质和微污染水中污染物质的去除率,以及在混凝-膜过滤过程中对膜污染的影响,并对投加磁种(FeO)的可回收性进行研究。通过对磁化器进行设计和模拟,选取最佳形式以达到最好预磁化的效果。利用该磁化器对PFS进行磁化调控,观察铁形态分布的变化。研究表明,在圆柱形磁化器基础上,采取螺旋形管道设计为最佳形式,可以达到最优预磁化效果。在该磁化器作用下,PFS在水解过程中铁盐逐渐与羟基结合,存在由低聚态向相对较高聚态转化的趋势。整体来看,在一定范围内增加磁化时间和磁场强度可以有效促进絮凝剂的水解。在相同磁场强度下,磁化4-6min时,由低聚态向高聚态转化速率更快。而在控制磁化时间相同的情况下,增大磁场强度相应水解产物的转化速率也会提高1.9%-12.3%。实验对比不同的磁化方式下溶液中铁形态分布的差异,研究不同磁化方式对于水中污染物质去除率以及对膜污染的影响。结果表明:在混凝剂最佳投加量70mg/L时,磁化PFS+磁化FeO时溶液中有效形态Fe(a+b)所占比例最大。混凝过程中形成絮体稳定时平均尺寸最大,约为330μm,稳定阶段的平均膜通量最大,约为95L/h·m22。未磁化PFS,Fe(a+b)所占比例最小。形成絮体平均尺寸最小。因此可以通过改变磁化方式调节PFS中铁形态分布,增大有效形态Fe(a+b)所占比例,达到强化混凝的效果,有效减缓膜污染。通过扫描电子显微镜(SEM)对回收前后的磁性颗粒进行了研究分析,磁粉在回收前后,本身的性质可能并没发生改变,具有很好的稳定性。实验表明,搅拌速度为200r/min、搅拌时间为3min为最佳的实验条件。对磁粉的回收率可以高达85%。回收后的磁粉因其在水力作用以及磁吸附的过程中会有一定的损耗,因此在循环利用的过程中对水中的COD和浊度去除率会有所下降。

关键词：铁水解形态磁场絮体特性膜污染磁种回收

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