CN106517421A - 一种用于水体净化的水力悬浮磁膜的构建方法及磁膜过滤装置 - Google Patents
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Abstract
针对水体污染，本发明提供一种能够对水体中的污染物去除分离的水力悬浮磁膜的构建方法及过滤装置。利用铁磁性颗粒的磁特性，采用通电励磁线圈对铁磁性颗粒进行磁化，磁化后的铁磁性颗粒能够在去磁场条件下相互吸引，在待处理水流的作用下，水力悬浮构成磁膜，可以对水中污染物进行拦截分离、吸附分离、排斥分离等作用，从而达到净化水体中污染物的目的。
Description
技术领域
对于水体中，含有磁性的重金属污染物或者含有磁性的非重金属污染物，可以通过磁膜过滤，达到强化过滤的目的。
对低温低浊水、微污染水、有毒有害工业污废水进行强化过滤分离，以形成节能的“磁膜”分离技术，达到精细分离的目的，当磁膜过滤效果降低时，可以对磁膜进行反冲洗再生。
对水体中的污染物，可以采用磁膜过滤分离技术，即磁性物质采用磁性吸附过滤，对非磁性物质，可以采用铁磁性颗粒的表面改性技术，对目标污染物进行强化吸附过滤，而对抗磁性颗粒，则可以采用磁排斥分离，使得颗粒不能通过，从而达到过滤的目的。
对水体中的污染物，磁膜还可以具有拦截分离作用。
背景技术
膜分离技术采用膜组件，通过膜孔的过滤作用，对水中的污染物进行拦截隔离，膜分离为物理作用，在水处理过程中，容易造成膜孔污染，膜通量降低，水处理成本较高。
磁分离技术是利用污废水中的污染物的磁性对其进行磁分离，而对于弱磁性或者非磁性的污染物，则需要投加“磁种”，使其具有更好的磁性，从而达到对水体净化的目的，其磁性净化的水质质量有待进一步提高。
本发明所提出的水力悬浮磁膜技术，是利用铁磁性颗粒在磁化后，沿着磁力线的方向排列，颗粒形成N极和S极，相互吸引，在水力的作用下，形成磁柱，众多的磁柱排成阵列，构建成“磁膜”，“磁膜”形成后，即使磁场停止工作，由于颗粒的铁磁特性，磁化后的铁磁性颗粒，在去磁场的条件下，仍然保持较好的磁性，相互吸引，在水流的作用下，仍然保持为磁膜状态，对通过水体中的目标污染物进行强化吸附，当磁性颗粒吸附将近饱和，此时，铁磁性颗粒的磁性也随着时间的推移而逐渐减弱，甚至消失，颗粒也不再相互吸引，或者吸引力很弱，在反冲洗水的作用下（反冲洗水中可加气、加药等），磁膜成“沙”，滤料上的污染物被冲洗，从而达到铁磁性颗粒再生，然后再转至磁化工作阶段，铁磁性颗粒磁化成膜，可以对污染水体进行磁膜过滤。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于水体净化的水力悬浮磁膜的构建方法和反应装置，根据铁磁性颗粒的性质，能够被磁化形成N极和S极，沿着磁力线的方向排列，形成磁柱，构成磁膜，即使在去磁场的条件下，也可以相互吸引，在水流场的作用下，形成水力悬浮磁膜，从而可以对水体中污染物进行拦截分离作用、排斥分离作用、吸附分离作用等，以净化水体，当过滤经过一定时间，铁磁性颗粒的磁性减弱，相互吸引开始变得松弛，或者过滤的效果下降，则需要对磁膜进行反冲洗再生，此时，铁磁性颗粒反冲洗成“沙”，以利于反冲洗，反冲洗后，再次添加磁场，铁磁性颗粒磁化后，再次构成磁膜，从而再次可以对污染水体进行过滤净化。
为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：以自然存在的磁铁矿、赤铁矿等铁磁性材料为内核，采用化学或真空镀膜等方法对铁磁性颗粒进行表面包覆改性，以避免磁核污染水体，同时也可以对水体中的目标污染物进行选择性吸附，利用通电的励磁线圈对铁磁性颗粒进行磁化，对工作的励磁线圈采用水冷却，铁磁性颗粒被磁化后，对励磁线圈断电，以降低经济成本，铁磁性颗粒由于磁化，形成N极和S极，相互吸引，在水力的作用下，构建成水力悬浮磁膜，从而可以对污染水体进行净化作用。
根据如上所述的技术方案，构建水力悬浮磁膜过滤装置，包括进水管（1）、反冲洗进水管（2）、电动阀（3）、加药装置（4）、排空管（5）、充气装置（6）、信号传输线（7）、铁磁性颗粒（8）、励磁线圈（9）、冷却水槽（10）、出水管（11）、反冲洗出水管（12）、溢流水槽（13）、装置本体（14）、水流指示器（15）、溢流管（16）、时间控制器（17）、流量控制阀（18）。
本发明的磁膜过滤装置，其反应器的主体构件可采用奥氏体不锈钢或者其他具有较高强度的非磁性材料。
本发明的磁膜过滤装置，图1上部采用中空的圆筒结构，下部采用中空的圆锥体结构。
本发明的磁膜过滤装置，图2下部采用中空的圆锥体结构，上部采用双圆筒结构，内圆筒下部采用封堵，不让水流从中经过，内圆筒上部稍高于外圆筒。
本发明的磁膜过滤装置，采用通电的励磁线圈构建磁场，以达到通电励磁线圈对铁磁性颗粒进行磁化的目的，励磁线圈通电和断电，就会形成加磁场和去磁场，操作简单。
本发明的磁膜过滤装置，采用水冷却的方式对通电工作的励磁线圈进行冷却。
本发明的磁膜过滤装置，对铁磁性颗粒进行表面包覆改性，形成核壳结构，以对水体中的目标污染物进行吸附，并能够很好地具有再生功能。
本发明的磁膜过滤装置，采用时间控制器对磁膜过滤的时间和磁膜反冲洗的时间进行控制，也可以对装置的加药或者加气等进行控制。
本发明的磁膜过滤装置，可以采用加药或者采用气水反冲洗等方式对磁膜进行反冲洗再生。
本发明的磁膜过滤装置，采用水流指示器对磁膜装置的运行状态进行监控。
本发明的磁膜过滤装置，若过滤的流量较小，则采用图1所示的装置，若过滤的流量较大，则采用图2所示的装置。
本发明的磁膜过滤装置，采用电动阀用以控制水流的方向，同时也便于对装置进行自动化操作。
本发明的磁膜过滤装置，针对不同的目标污染物，磁性颗粒的表面可以采用不同的功能材料进行表面包覆改性（或多种功能材料共同包覆改性），以提高磁膜分离的效果。
本发明的磁膜过滤装置，水从底部流入，从顶部流出。
本发明的磁膜过滤装置，磁性颗粒可以从上部加入，从排空管排出。
本发明的磁膜过滤装置，采用流量控制阀控制进水管的流量，以确保铁磁性颗粒在磁化的时，能够处于励磁线圈所形成的磁性区域，保障铁磁性颗粒的磁化效果。
本发明的磁膜过滤装置，采用流量控制阀控制反冲洗进水管的流量，以确保合适的反冲洗强度，防止铁磁性颗粒被冲出装置本体。
附图说明
图1是本发明用于小流量的水力悬浮磁膜装置结构示意图。
图2是本发明用于大流量的水力悬浮磁膜装置结构示意图。
附图中各数字标号所指代的名称：1-进水管、2-反冲洗进水管、3-电动阀、4-加药装置、5-排空管、6-充气装置、7-信号传输线、8-铁磁性颗粒、9-励磁线圈、10-冷却水槽、11-出水管、12-反冲洗出水管、13-溢流水槽、14-装置本体、15-水流指示器、16-溢流管、17-时间控制器、18-流量控制阀。
具体实施方式
下面结合图1、图2和实施例子对本发明作进一步说明。
进水管（1）和反冲洗出水管（12）的电动阀打开，反冲洗进水管（2）和出水管（11）上的电动阀门关闭。
通过调整流量控制阀（18），调节进水流量的大小，使得铁磁性颗粒（8）在水流的作用下处于励磁线圈（9）所形成磁场的位置。
对励磁线圈（9）进行通电，对铁磁性颗粒（8）进行磁化，铁磁性颗粒（8）构建成磁膜后，励磁线圈（9）断电。
磁化后的铁磁性颗粒成膜，在待处理水流的作用下，水力悬浮。
出水管（11）上的电动阀打开，反冲洗出水管（12）的电动阀关闭，水力悬浮磁膜对待处理水进行磁膜过滤。
当磁膜过滤进行一定时间，此时，铁磁性颗粒的磁性减弱，过滤的效果降低，通过时间控制器（17），先后进行打开反冲洗出水管（12），关闭出水管（11），关闭进水管（1），打开反冲洗进水管（2），调整流量控制阀（18），调节反冲洗进水的强度，防止铁磁性滤料（8）流出装置本体（14），进入反冲洗状态。
磁膜反冲洗时，可以利用加药装置（4）进行反冲洗，也可以利用充气装置（6）进行气水反冲洗等。
磁膜反冲洗历经一定时间后，在时间控制器（17）（或者微电脑时间控制器）的作用下，依次停止加药装置（4）或充气装置（6）的工作，关闭反冲洗进水管（2）、打开进水管（1）。
励磁线圈（9）通电工作，铁磁性颗粒形成水力悬浮磁膜后，励磁线圈（9）断电，关闭反冲洗出水管（12）、打开出水管（11），磁膜重新进入净化水体的工作状态。
可打开排空管（5）上的电动阀门，放空装置中的水体，对装置进行维修等。
在溢流管（15）上安装水流指示器（14）来对磁膜工作的状态进行监控。
Claims (10)
1.一种用于水体污染物净化的水力悬浮磁膜的构建方法及磁膜过滤装置，其特征在于利用自然界广泛存在的磁铁矿、赤铁矿等铁磁性材料为磁性颗粒内核，采用化学方法、真空镀膜等方法对其表面进行包覆改性，以形成核壳结构的铁磁性颗粒，将表面包覆改性的铁磁性颗粒放入非磁性材料制作的装置中，利用励磁线圈通电构建磁场，对铁磁性颗粒进行磁化，磁化后的铁磁性颗粒在去磁场（励磁线圈断电）条件下，能够相互吸引，在待处理水流场的作用下，形成水力悬浮磁膜，可对水体污染物进行净化作用，随着过滤时间的增加，铁磁性颗粒逐渐失去磁性，相互之间的吸引力减弱，或者当磁膜的过滤效果不能达到净化要求时，需要对磁膜进行反冲洗再生，铁磁性颗粒被反冲洗后，励磁线圈再次通电、断电，铁磁性颗粒再次被磁化，磁膜再生。
2.根据权利要求1所述的方法构建的装置，其特征在于包括进水管（1）、反冲洗进水管（2）、电动阀（3）、加药装置（4）、排空管（5）、充气装置（6）、信号传输线（7）、铁磁性颗粒（8）、励磁线圈（9）、冷却水槽（10）、出水管（11）、反冲洗出水管（12）、溢流水槽（13）、装置本体（14）、水流指示器（15）、溢流管（16）、时间控制器（17）、流量控制阀（18）。
3.根据权利要求1所述的方法和权利要求2所述的装置，其特征在于铁磁性磁性颗粒的表面包覆改性材料可以选用一种材料进行改性，也可以选用多种材料进行改性。
4.根据权利要求1所述的方法和权利要求2所述的装置，其特征在于反冲洗方式可以通过改变水流的强度、流向，气水反冲洗，加药（例如改变冲洗水体的酸碱度）等方法对水力悬浮磁膜进行反冲洗。
5.根据权利要求1所述的方法和权利要求2所述的装置，其特征在于选用奥氏体不锈钢等非磁性材料作为装置本体的制作材料。
6.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其特征在于铁磁性颗粒（8）也可以采用人工合成的铁磁性材料作为磁性颗粒的内核。
7.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其特征在于装置本体（14）上部采用中空的圆筒结构，下部采用中空的圆锥体结构。
8.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其特征在于进水和反冲洗进水从装置的下部进入，出水和反冲洗出水从装置的上部流出。
9.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其特征在于冷却槽（10）内放置水体，以对工作中的励磁线圈（9）进行冷却。
10.根据权利要求1所述的方法或权利要求2所述的装置，其特征在于铁磁性颗粒也可以不进行包覆改性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170322 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |