1材料与方法
1.1试验材料及仪器
试验用水水质。试验废水取自神华煤制油化工企业，废水的各项指标。
1.2试验药剂及仪器
试验药剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM），阴离子型）、磁粉（Fe3O4，黑色粉末）、氢氧化钙、硫酸。实验仪器：ZR4-6混凝试验搅拌机、pH酸度计、散射浊度仪、KDM型调温电热套。
1.3水质分析方法
pH值：pH酸度计；COD：重铬酸钾法；浊度：散射浊度仪。
1.4试验方法
1.4.1混凝剂单独投加混凝效果对比试验
取5个体积为500mL的烧杯，分别加入250mL水样，在室温条件下，通过改变混凝剂（PAC和PFS）的种类以及投加量进行试验，在六联搅拌机上快速（250r/min）搅拌1min，慢速（40r/min）搅拌5min，观察搅拌过程中“矾花”的形成以及它的外观、大小和密实程度。搅拌过程结束后，静置沉降30min后，取上清液（液面以下1~2cm）测定COD和浊度，并计算它们的去除率。
1.4.2PAM投加量对混凝效果的影响
通过对PFS、PAC单独投加混凝效果的比较，确定最佳混凝剂种类以及最佳投加量，在保持最佳的试验参数条件下，通过改变PAM的投加量，考察PAM投加量对COD和浊度的去除率的影响。
1.4.3磁絮凝试验效果的初探
确定最佳的混凝剂组合后，在室温条件下，取等量的煤制油废水加入磁粉进行磁絮凝试验，通过改变磁粉的投加量、pH以及磁粉的投加顺序等条件参数对磁絮凝效果的影响。
2结果与分析
2.1混凝剂单独投加混凝效果对比试验
单独投加不同种类的絮凝剂对废水中COD和浊度去除率的影响结果。PFS和PAC最适投加量分别为750mg/L和1000mg/L，在最适投加量的条件下，PFS和PAC对废水的COD的去除率分别为36.5%和33.7%。由此可以看出，PFS对废水中COD的去除率最高。PFS的效果要优于PAC的效果，这可能是因为三价铁盐水解过程中产生的即将完全水解生成Fe（OH）3絮状沉淀前的临界产物，这种临界产物具有中和胶体电荷、压缩双电层以及降低较低电位的能力，促进胶体微粒、悬浮物等迅速凝聚、沉降，聚铁中包含的含铁羟基化合物一旦进入水中，将以最优的状态与其中的胶体微粒和悬浮物发生絮凝作用，从而表现出优异的净水性能。
2.2PAM投加量对混凝的效果
以PFS的最佳投加量750mg/L为基准加入量，通过改变PAM的投加量为5、7.5、10、12.5、15mg/L，测定水样中COD浓度和浊度，考察PAM的投加量与COD和浊度去除率之间的关系，如图3所示。随着PAM投加量的增加，COD和浊度的去除率也逐渐升高。这是因为当高分子有机物PAM作为絮凝剂时，能够通过架桥和网捕作用将PFS形成的细小凝聚体转化为大体积的絮凝物，达到一定体积后，便从水中分离出来。当PAM为12.5mg/L时，COD和浊度去除率分别为43.6%和99.4%，都达到了较高的去除效果，继续投加PAM，COD的去除率增加并不明显，而浊度的去除率基本保持不变。这是因为絮凝剂投加量过多，胶体被大量高分子链包围，使得没有过多的部位去吸附其他的分子链，即到达了饱和状态。因此，PAM的投加量确定为12.5mg/L。
2.3磁絮凝试验效果的初探
2.3.1磁粉投加量对磁絮凝效果的影响
控制PFS投加量为750mg/L，PAM的投加量为12.5mg/L，改变磁粉的投加量，为150、300、450、600、750，考察磁粉的投加量对COD和浊度去除率的影响。当磁粉的投加量在150~300mg/L的范围内，随着磁粉投加量的增加，对COD和浊度的去除率呈现出上升的趋势。当磁粉的投加量为300mg/L时，对COD和浊度去除率分别为49.6%和99.5%，与未加磁粉之前相比去除率提高了5%和1%。当磁粉的投加量超过300mg/L后，COD的去除率呈现出下降的趋势。这是因为磁粉的过多加入会导致磁粉之间相互碰撞凝聚的几率增加，导致磁粉的絮凝率降低。投加磁粉后的絮凝处理效果要比不加磁粉的絮凝处理效果要好。一是因为磁粉的加入增加了水体中悬浮颗粒物的数目，加大了它们之间碰撞的几率且由于磁粉的比重较大，所以絮体的体积更易变大，从而易于沉降。二是可能因为磁粉可以与絮体结合成一种复合型的磁性絮体，使得絮体之间的相互吸引力增加，从而形成更大的絮体。
2.3.2pH对磁絮凝效果的影响
以石灰乳和硫酸为调节介质调节水样至不同的pH值，固定PFS溶液的投加量为750mg/L，PAM溶液的投加量为12.5mg/L，磁粉的投加量为300mg/L，考察不同的pH对磁絮凝效果的影响，以COD和浊度的去除率为考察指标。随着pH的增加，COD的去除率逐渐升高。当pH达到10.5时，COD的去除率达到了最大53.8%。这是因为随着pH值的升高，Ca（OH）2的投加量也在增加，COD去除率的升高可以从两方面进行考虑，一是水样中大量的氢氧根离子与金属离子形成了吸附性能较好的氢氧化物沉淀，它能够加强絮凝剂的吸附网捕作用；二是氢氧化钙电离出的Ca2+与扩散层反离子电荷符号相同的离子将反离子排斥到吸附层，从而降低了胶体的带电量，使Zeta电位降低，胶体颗粒脱稳而发生凝聚。由于浊度的去除率已经达到了一个较高的水平，所以变化并不明显。
2.3.3磁粉投加顺序对磁絮凝效果的影响
在室温条件下，调节pH至10.5左右，固定磁粉的加入量为300mg/L、PFS为750mg/L、PAM为12.5mg/L，搅拌条件为快速（250r/min）搅拌1min，慢速（40r/min）搅拌5min，考察以下3种投加顺序对磁絮凝反应的影响：（1）先同时加入磁粉和PFS，快速搅拌1min，然后加入PAM；（2）先加入磁粉，紧接着加入PFS，然后快速搅拌1min，最后加入PAM；（3）先加入PFS，快速搅拌1min，再加入PAM，紧接着加入磁粉。投加顺序2对于废水的絮凝效果要明显优于1和3，这说明磁粉的投加顺序对磁絮凝的效果有一定的影响。先加磁粉可以增加水体中胶粒碰撞的次数，使得水体中的悬浮颗粒物和胶粒更容易被磁粉吸附。磁粉加入太迟导致絮凝效果变差的原因可能是磁粉与水体中悬浮颗粒物和胶粒的吸附凝聚过程发生在凝聚剂加入的瞬间，错过该时机，便难以形成磁性絮团。
3结论
（1）采用磁絮凝法处理煤制油废水是可行的，该法可以大大提高絮体的沉降性能和缩短沉降的时间，易于快速分离。
（2）通过对比加入磁粉和未加入磁粉两者试验发现，加入磁粉的处理效果要好于未加入磁粉的。COD和浊度的去除率分别可以达到53.8%和99.5%，这与陈向前等利用石灰-铁盐法处理煤制油废水实验结果对比发现，投加磁粉对于COD的去除率反而略微偏低，这可能是所处的试验环境以及使用的试验条件不同所造成的，如果忽略掉这些因素的影响，其COD的去除率几乎相同。
（3）通过对煤制油废水的磁絮凝强化处理确定了最佳的试验条件：在室温条件下，pH为10.5，PFS的投加量为750mg/L、PAM的投加量为12.5mg/L、磁粉的投加量为300mg/L。
（4）磁絮凝过程中，先投加磁粉的絮凝效果要优于后加入磁粉的。
作者：管大祥 袁丽梅 徐金有 何东 单位：中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室 南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室