本发明涉及水体净化领域，具体涉及一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂及其制备方法。
背景技术：
目前，全球大部分水域水体水质总体上呈恶化趋势，水环境恶化已成为不可忽视的重要问题，而城市污水的直接排放是造成水体污染的重要原因，因此城市污水的处理也就日益受到人们的关注。投加混凝剂提高沉淀处理效果的化学强化一级处理，与传统生物处理相比，具有自然条件约束少、占地省、流程短、处理速度快、基建与运行费用低、操作灵活等特点，故而成为极具竞争力的城市污水处理方法。
混凝过程中，精细颗粒物和污染物的脱稳、团聚和分离几乎同时发生。在以往的研究中，考虑到无机高分子混凝剂的强电中和、吸附卷扫、架桥网捕能力和反应迅速等优点，大量的研究都致力于混凝剂的研制，如聚合铝、铁、硅及其复配产物，以及对混凝机理的讨论。
从水处理过程对吸附絮凝的要求以及铁氧化物在水溶液体系中的荷电特性这两方面考虑，磁性混凝剂应运而生，其基本特点就是将传统的高效混凝剂与磁性颗粒物复合，得到具有磁性的混凝剂体系。采用磁混凝工艺处理污水，不仅简单快速、经济有效、能实现快速分离和快速沉降，而且在占地、能耗、操作、污泥脱水性能等方面较传统分离技术有明显优势和独特性能。
磁性混凝剂体系多以固液混合态的形式存在，而非均相体系，现阶段对于它们研究主要集中在其净水效果上，对其均匀性和稳定性的研究却鲜有报道。磁性纳米颗粒的高比表面积和强磁性吸引作用使其在复配体系中趋于团聚，无法稳定分散。如何将铁磁性颗粒与常用无机混凝剂有效复配，得到均匀分散、性能稳定的磁性混凝剂体系是磁混凝剂研究中亟待解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明公开一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，该混凝剂污水处理效果优越，性能稳定、使用方便、可回收再利用。本发明还公开一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂的制备方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，原料包括以下成分：纳米磁性fe3o4粉末，聚合氯化铁溶液，聚丙烯酰胺溶液，乙二胺四乙酸二钠溶液。
其中，所述纳米磁性fe3o4粉末粒径为30～70nm左右。
一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取聚合氯化铁溶液倒入容器中，加入纳米磁性fe3o4粉末搅拌均匀，磁粉与氯化铁的质量比为2:1～3:1；
(2)取聚丙烯酰胺溶液加入到步骤(1)所得溶液中，搅拌均匀，再加入乙二胺四乙酸二钠溶液混匀；
(3)将步骤(2)所得混合溶液静置沉淀，然后去除上清液，然后清洗沉淀、烘干，得到磁粉改性聚合氯化铁混凝剂。
其中，步骤(1)中，搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率120rpm。
进一步的，步骤(2)中，加入聚丙烯酰胺溶液后的搅拌温度为25℃，搅拌时间30min，搅拌速率100rpm，加入乙二胺四乙酸二钠溶液后的搅拌温度为40℃，搅拌时间60min，搅拌速率100rpm。
进一步的，步骤(3)中，沉淀时间为8h，沉淀清洗方式为：用无水乙醇清洗3遍。
进一步的，步骤(3)中，烘干温度为80℃。
所述聚合氯化铁溶液浓度为10g/l，聚丙烯酰胺溶液浓度为10g/l，乙二胺四乙酸二钠溶液浓度为10g/l，制得的磁粉改性聚合氯化铁混凝剂混合溶液的浓度为60～90mg/l。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，原料中所加入的聚丙烯酰胺溶液，起到了吸附架桥作用，促使微絮粒形成更大的絮体，加大沉淀速率，提高污染物去除效率；
2、本发明一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，原料中所加入的乙二胺四乙酸二钠溶液，作为稳定剂，能促使纳米磁性fe3o4粉末与氯化铁和聚丙烯酰胺更好地结合在一起，加水配制溶液时，也能使产物在水中更加均匀分散，减少团聚现象。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，通过以下工艺步骤制得：
1)配制聚合氯化铁溶液，溶液浓度10g/l；
2)使用超声+搅拌的方法配制聚丙烯酰胺溶液，溶液浓度10g/l；
3)配制edta-2na溶液，溶液浓度10g/l；
4)取浓度10g/l的聚合氯化铁溶液100ml，倒入锥形瓶中，加入2g的纳米磁性fe3o4粉末，使磁粉与氯化铁的质量比为2:1，在25℃条件下搅拌30min，搅拌速率120rpm；
5)在第4)步的基础上，取浓度10g/l的聚丙烯酰胺溶液10ml，加入锥形瓶中，在25℃条件下搅拌30min，搅拌速率100rpm；
6)在第5)步的基础上，取浓度10g/l的edta-2na溶液10ml，加入锥形瓶中，在40℃条件下搅拌1h，搅拌速率100rpm；
7)将混合溶液静置沉淀8h，然后去除上清液，用无水乙醇清洗3遍；
8)将清洗后的物质置于烘箱中，80℃条件下烘干，得到产物，即磁粉改性聚合氯化铁混凝剂。
将本实施例制得的磁混凝剂用于污水厂三级处理中的高效沉淀池工艺单元。磁混凝剂投加量为60mg/l，经混凝、絮凝、沉淀工艺处理后，高效沉淀池进水、出水和处理效果如下表所示：
普通混凝剂采用市售聚合氧化铁混凝剂，对比高效沉淀池的处理效果，在对codcr、浊度和tp的处理方面，磁混凝剂均优于普通混凝剂。
实施例2
本发明一种磁粉改性聚合氯化铁混凝剂，通过以下工艺步骤制得：
1)配制聚合氯化铁溶液，溶液浓度10g/l；
2)使用超声+搅拌的方法配制聚丙烯酰胺溶液，溶液浓度10g/l；
3)配制edta-2na溶液，溶液浓度10g/l；
4)取浓度10g/l的聚合氯化铁溶液100ml，倒入锥形瓶中，加入3g的纳米磁性fe3o4粉末，使磁粉与氯化铁的质量比为3:1，在25℃条件下搅拌30min，搅拌速率120rpm；
5)在第4)步的基础上，取浓度10g/l的聚丙烯酰胺溶液20ml，加入锥形瓶中，在25℃条件下搅拌30min，搅拌速率100rpm；
6)在第5)步的基础上，取浓度10g/l的edta-2na溶液20ml，加入锥形瓶中，在40℃条件下搅拌1h，搅拌速率100rpm；
7)将混合溶液静置沉淀8h，然后去除上清液，用无水乙醇清洗3遍；
8)将清洗后的物质置于烘箱中，80℃条件下烘干，得到产物，即磁粉改性聚合氯化铁混凝剂。
将本实施例制得的磁混凝剂用于污水厂三级处理中的高效沉淀池工艺单元。磁混凝剂投加量为60mg/l，经混凝、絮凝、沉淀工艺处理后，高效沉淀池进水、出水和处理效果如下表所示：
普通混凝剂采用市售聚合氧化铁混凝剂，对比高效沉淀池的处理效果，在对codcr、浊度和tp的处理方面，磁混凝剂均优于普通混凝剂。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。