[发明专利]弱磁场强化零价铁除污反应器的加磁方法

说明书

一种弱磁场强化零价铁除污反应器的加磁方法，其特征在于，设计出一种加磁反应器，通过所述加磁反应器提供的弱磁场来强化零价铁去除水中的污染物，同时通过重力作用以及扫刷作用来防止铁粉因为磁场而产生的团聚问题。利用弱磁场强化零价铁除污染物，并且通过重力作用以及搅拌桨的扫刷作用来防止铁粉因磁场产生的团聚问题。本发明方法简洁明了、易于工程普及，且节能环保、运行费用低。加磁反应器主要由带斜板的器壁和带毛刷的搅拌桨组成。通过内部斜板上布置磁片提供弱磁场来强化零价铁去除水中的污染物，通过搅拌桨的扫刷作用来防止铁粉因为磁场而产生的团聚问题。本发明所投加的零价铁为微米级铁粉或铁屑。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及弱磁场强化零价铁除污反应器的加磁方法。

背景技术

零价铁是一种廉价且环境友好的污染物去除剂。零价铁在水中发生腐蚀反应生成溶解性的Fe²⁺或者不溶性的铁氧化物和铁氢氧化物。零价铁和生成的Fe²⁺都具有还原性，可以还原去除水中的污染物。生成的铁氧化物和铁氢氧化物等腐蚀产物对污染物的去除具有吸附和混凝的作用。近年来零价铁已经被广泛应用于降解和去除环境中的有机和无机污染物，包括各种氯代有机物、重金属离子、偶氮染料、硝酸盐等，零价铁处理污染物的方法也已经被应用到地下水污染修复和工业废水处理中。

但是零价铁除污染物仍然存在技术上的缺陷。工业生产的零价铁在其制备过程中表面就带有一层钝化膜，而零价铁与污染物之间的反应或消耗H⁺或产生OH^-，导致反应的溶液pH迅速升高，生成的铁氧化物或铁氢氧化物会覆盖于零价铁表面继续生成钝化膜。钝化膜的固有存在和逐渐生成，都大大降低了零价铁的反应活性，阻碍了零价铁与污染物的反应。

目前常用的提高零价铁反应活性的方法有纳米零价铁以及双金属体系等，但都具有成本高和毒性大的缺点，难以大规模运用。本课题组通过研究发现，在零价铁除污染物的反应体系外加弱磁场，可以有效缓解零价铁钝化的问题，不仅可以提高零价铁与污染物反应的速率，还能使已经老化的零价铁重新恢复活性。磁场的主要作用是加速了零价铁的非均匀腐蚀以及Fe²⁺从零价铁表面的释放，对已钝化的零价铁也有着很好的去钝化效果。中国发明专利(CN102807272A)介绍了一种“磁场强化零价铁去除水中Se(IV)/Se(VI)的方法”，利用磁力搅拌或外加磁场实现微米级零价铁/铁屑和Se(IV)/Se(VI)的快速反应从而使水得到净化。专利CN102807272A主要提出了弱磁场强化零价铁除污染的理念，但是该专利并没有提出实际可用的能提供弱磁场的反应器。

将弱磁场强化零价铁去除污染物的技术应用到实际工业废水处理中，主要问题在于如何构建合理有效、环保的加磁反应器。磁场具有随距离增加衰减非常快的特点，而且在实际应用中反应器体积大，如果在反应器外部(外壁或底部)布置永磁铁，成本较低，但是会产生磁场分布不均匀的问题，靠近反应器壁和底部的区域磁场强度过高，而远离反应器壁和底部的区域磁场强度低甚至无磁场，无法有效地对零价铁产生强化作用。另外由于磁场分布不均匀的现象，高磁强区会造成零价铁的团聚问题，降低零价铁的利用率。如果在反应器周围施加电磁场可以产生均匀的符合磁场强度要求的磁场，但是大的电磁铁投资费用高，能耗高，运行和维护费用高，同时电磁铁容易发热，无法适应工业上连续处理废水的要求。

发明内容

为克服上述现有技术存在的问题，本发明提出了弱磁场强化零价铁除污反应器的加磁方法。本发明利用弱磁场强化零价铁除污染物，并且通过重力作用以及搅拌桨的扫刷作用来防止铁粉因磁场产生的团聚问题。本发明方法简洁明了、易于工程普及，且节能环保、运行费用低。

为此，本发明给出的技术方案概括为：

一种弱磁场强化零价铁除污反应器的加磁方法，其特征在于，设计出一种加磁反应器，通过所述加磁反应器提供的弱磁场来强化零价铁去除水中的污染物，同时通过重力作用以及扫刷作用来防止铁粉因为磁场而产生的团聚问题。