摘要：利用自制磁化裝置， 分別對(duì)處理水樣， 溶解PAC的水溶液、PAC溶液進(jìn)行了磁化， 分析了磁化對(duì)PAC（聚合氯化鋁） 混凝效果的影響。研究表明， 在給定磁場(chǎng)下， 磁化處理水樣和PAC溶液的出水濁度隨磁化時(shí)間的增加呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)； 磁化溶解PAC的水溶液的出水濁度隨磁化時(shí)間的增加逐漸減小。在投藥量相同的情況下， 磁化水的處理效果好于非磁化水。

混凝沉淀處理是水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響后續(xù)處理工藝的工況、出水水質(zhì)和處理成本，而混凝技術(shù)是影響絮凝沉淀處理方法的重要因素，因此開(kāi)發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、無(wú)毒的混凝劑和對(duì)現(xiàn)有混凝技術(shù)加以改進(jìn)一直是水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

磁場(chǎng)會(huì)對(duì)許多物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，目前各領(lǐng)域均有研究及應(yīng)用，磁場(chǎng)究競(jìng)對(duì)水的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生如何的作用目前尚無(wú)定論。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，水可以依靠氫鍵的作用形成較長(zhǎng)的締合分子，在磁場(chǎng)的作用下，它被截?cái)酁檩^短的締合水分子，從而使水的活性增加。而且水的表面張力也較磁化前增加，溶解度也會(huì)增加。鑒于此，波濤聚合氯化鋁廠家在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了磁化混凝研究。

1.1試驗(yàn)儀器及藥劑

WGZ-200型濁度儀，MY3000-6智能型混凝試驗(yàn)攪拌儀。

磁場(chǎng)裝置為自制的電磁鐵線圈：線圈骨架直徑10cm（略大于1000mL燒杯底內(nèi)徑），高度為17cm，骨架外部順時(shí)針纏繞漆包線，外接可調(diào)變壓器（0~250V），由變壓器調(diào)節(jié)電壓，以使骨架內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)。

本實(shí)驗(yàn)所用混凝劑為市售聚合氯化鋁（PAC） ， 實(shí)驗(yàn)中所使用的混凝劑的濃度為20g/L^-1。

實(shí)驗(yàn)用水為濁度150NTU自配模擬水樣：用0.1mm的分子篩篩取高嶺土，在自來(lái)水中加入一定量過(guò)篩后的高嶺土，攪拌均勻，靜置12h，取上清液作為試驗(yàn)水樣（pH=7.5， 濁度為150NTU） 。

1.2試驗(yàn)方法

為了考察磁場(chǎng)對(duì)PAC（聚合氯化鋁）混凝效果的影響，實(shí)驗(yàn)通過(guò)磁化處理水樣、延長(zhǎng)磁化時(shí)間；磁化溶解PAC的水溶液、磁化PAC溶液4種方式來(lái)進(jìn)行。混凝方法：將裝有1000mL實(shí)驗(yàn)水樣的燒杯置于六聯(lián)混凝攪拌器上，加入預(yù)先設(shè)計(jì)好的投藥量，設(shè)置轉(zhuǎn)速300r·min^-1快攪1min，100r·min^-1攪拌10min、 30r·min^-1攪拌10min，靜置10min后，取上清液進(jìn)行分析。

2、結(jié)果與討論

2.1磁化處理水樣

將處理水樣分為兩組，一組水樣不進(jìn)行磁化，直接進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)；另一組水樣放于電磁裝置中，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為800高斯的磁場(chǎng)中磁化4min后，放于混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀上，分別加藥0.5ml、1ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml、3.5ml進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，待靜置完畢后取上清液分析。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，當(dāng)投藥量較小時(shí)，磁化水與非磁化水的剩余濁度隨投藥量的增加而降低，之后二者的出水濁度隨投藥量的增加反而升高。當(dāng)投藥量為1ml時(shí)，磁化水剩余濁達(dá)到較低點(diǎn)，當(dāng)投藥量為2ml時(shí)，非磁化水剩余濁達(dá)到較低點(diǎn)，且前者比后者濁度低。其原因可能是：水受到磁場(chǎng)的作用，分子鍵斷裂，膠體物質(zhì)增加，膠體物質(zhì)吸附離子帶電進(jìn)而引起電導(dǎo)增加。而混凝主要是去除膠體物質(zhì)，磁處理能增加水中的膠體物質(zhì)從而能增加混凝除濁效果。所以磁化水出水濁度低于非磁化水。以上分析說(shuō)明磁化不僅可以提高出水水質(zhì)，還可以降低投藥量。

2.2延長(zhǎng)磁化時(shí)間

將處理水樣放于電磁裝置中，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為800高斯的磁場(chǎng)中分別磁化1min、2min、4min、6min、8min、10min、12min后，放于混凝攪拌機(jī)上，加藥進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，待靜置完畢后取上清液分析。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，出水濁度隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，并在4min達(dá)到較小值。其原因可能是水樣中的粒子受到磁場(chǎng)力的作用，形成結(jié)構(gòu)松散、形狀較大的聚合體，這種聚合體在混凝劑的作用下，能夠形成更大的絮體而快速下沉，使出水濁度降低。隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)，水中含有的懸浮物和其它粒子在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，會(huì)產(chǎn)生磁能共振，磁能共振的能量會(huì)將水中微粒的分子鍵打斷和重新排列而改變物質(zhì)的物化性能。懸浮物和其它粒子由于鍵斷裂，形成了較多膠體物質(zhì)，膠體能產(chǎn)生Tyndall效應(yīng)，使散射光增加，透射光減少，濁度增加。所以出水濁度隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。

2.3磁化溶解混凝劑的水溶液

將蒸餾水放于800高斯電磁裝置中，磁化時(shí)間1min、2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min后，移取50ml溶解PAC，待完全溶解后，移取2ml加入處理水樣進(jìn)行混凝試驗(yàn)，待靜置完畢后取上清液分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，出水濁度隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)磁化時(shí)間達(dá)到6min之后出水濁度變化不明顯。原因可能是：以磁化水為溶劑配制聚合氯化鋁的聚合形態(tài)發(fā)生了改變，其中Alc的含量減少，Ala、Alb的含量均有所增加，而聚合氯化鋁中Alb含量的增加有利于絮凝劑絮凝性能的提高。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，聚合氯化鋁中Alb含量的增加，有利于絮凝沉淀的形成，因此出水濁度隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)并逐漸趨于穩(wěn)定。

2.4磁化混凝劑溶液

將PAC溶液置于800高斯電磁裝置中，磁化1min、2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min后，移取2ml，加入處理水樣進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，待靜置完畢后取上清液分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，出水濁度隨著磁化時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后波浪型上升趨勢(shì)。這說(shuō)明磁化對(duì)液體聚合氯化鋁的混凝效果有一定正面的影響。

3、結(jié)論

（1）在投藥量相同的情況下，磁化水的處理效果要好于非磁化水。說(shuō)明磁化不僅可以提高出水水質(zhì)，還可以降低投藥量。

（2）在給定磁場(chǎng)下，磁化處理水樣和PAC溶液的出水濁度隨磁化時(shí)間的增加呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)。

（3）磁化溶解聚PAC的水溶液的出水濁度隨磁化時(shí)間的增加逐漸減小。從磁化溶解混凝劑的水溶液和磁化混凝劑溶液的混凝效果來(lái)看，磁場(chǎng)對(duì)其都有一定正面影響，有利于混凝沉淀的生成。