[发明专利]一种较大体积的Fe3O4磁性球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本申请属于磷含量超标污染水处理领域，具体地说，涉及一种Fe₃O₄磁性球及其制备方法以及PAC+磁性球+PAM在磁场的作用下联合除磷的具体方法。

背景技术

磷作为一种营养物质，它是生物圈的重要元素之一，在水中可以有多种形式存在(如正磷酸盐、偏磷酸盐、有机磷)，但水中含磷量过高会引起水体富营养化问题，表现为藻类的大量繁殖及继而引起的水质恶化以及湖泊退化等。随着工农业的增长，人民生活水平的提高，污水排放总量的不断增加，各种含磷洗涤剂和化肥农药的大量使用，废水中的磷营养物质对环境所造成的影响也逐渐引起人们的重视，国内外对磷排放的限制标准越来越严格。因此，研究开发经济、高效的去除氮磷的污水处理技术已成为当今水污染控制工程领域的研究重点和热点。

目前除磷主要有包括生物法除磷、化学法除磷和物理法除磷。

其中生物法除磷包括微生物除磷和人工湿地除磷。

(1)微生物除磷利用微生物的生理活动(新陈代谢)，将磷从污水中转移到污泥细胞中，从而排出处理系统的除磷技术。生物法除磷对废水中有机物浓度(BOD)依赖性强，生物处理效果受环境温度、pH、溶解氧等因素的影响，工艺运行稳定性差。生物除磷适于在中性和微碱性条件下进行，可处理磷含量较低而BOD较高的废水，但对于高浓度废水，处理能力有限，很多情况下，出水很难满足磷的排放标准。且生物处理部分应及时排泥，否则厌氧菌会分解污泥中的聚磷，导致磷的二次释放。

(2)人工湿地除磷人工湿地包括水体、基质、水生植物和微生物四个部分，基质、水生植物和微生物或三者相互之间通过一系列物理的、化学的以及生物的途径，可以完成对磷的去除，人工湿地除磷工艺具有投资少、效果处理好、维护方便、环境友好以及生态服务功能突出，但是人工湿地处理周期较长，一般为1-2年，不能短时间内达到除磷效果。

化学法除磷化学法除磷是指通过投加化学药剂，使污水中磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，然后通过固液分离转移到污泥中，以此来达到除磷目的。该方法主要是通过调整pH，控制金属离子与磷的浓度比来达到形成最稳定的难溶性金属磷酸盐的目的。化学除磷本质上是一种物理化学过程，其优点是处理效果稳定可靠，操作简单且弹性大，污泥在处理处置过程中不会重新释放磷，耐冲击负荷的能力也较强。不足之处是化学除磷法会产生大量含水化污泥，处理难度大。此外，药剂费用较高，由此造成的残留金属离子的浓度也较高，出水色度增加。

物理法除磷物理法除磷主要包括过滤和膜技术。过滤能除去水体中颗粒态磷，但对溶解态磷去除效果并不十分理想；膜技术既能除去颗粒态磷，也可以除去部分可溶态磷，水磷浓度较低，但成本较高，对前处理要求较为严格。

由于现有技术中废水除磷的方法中存在上述缺陷，特提出此申请。

发明内容

本申请的目的之一在于，提供一种较大体积的Fe₃O₄磁性球，该磁性球磁性强，具有一定的分散性。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种较大体积的Fe₃O₄磁性球，其特征在于，所述Fe₃O₄磁性球的粒径为500-4000nm,分散于水中时，3-4h内无明显沉淀，得到分散体系；对所述分散体系进行磁分离，10-20s内所述磁性球完全沉降，上液澄清；优选所述Fe₃O₄磁性球的粒径为700-1000nm；更优选所述Fe₃O₄磁性球的粒径为700-850nm。

优选地，所述较大体积的Fe₃O₄磁性球按照以下方法制备：

(1)将三价可溶性铁盐和二价可溶性铁盐溶解于水中，先进行超声除氧气，然后在氮气保护下进行搅拌，再调节溶液的pH值至9-11；

(2)将步骤(1)所得的溶液升温至60-90℃，继续反应0.5-2小时，再进行后处理即得所述的较大体积的Fe₃O₄磁性球。

优选地，步骤(1)中，三价可溶性铁盐和二价可溶性铁盐的摩尔比为1:1-3:1；优选所述的摩尔比为2:1。

优选地，步骤(1)中，超声除氧气的时间为10-30分钟；优选所述时间为15分钟。