磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

陳永飛

摘 要：磁分離技術(shù)是一種高效、環(huán)保的分離技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的沉降分離水處理技術(shù)而言，具有自身獨特的優(yōu)勢特點，并在水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，有極為巨大的應(yīng)用潛能和價值。隨著水污染的日益嚴重，磁分離技術(shù)對于水處理的工程有極為重要的現(xiàn)實意義。為此，要探索磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用工藝，并分析磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來的趨勢。

關(guān)鍵詞：磁分離技術(shù)；水處理；應(yīng)用

中圖分類號：TQ028 文獻標(biāo)志碼：A

磁分離技術(shù)在不斷地發(fā)展進程中，應(yīng)用范圍不斷寬泛化，它作為一種新型的水處理技術(shù)，普遍應(yīng)用于水處理的環(huán)保領(lǐng)域，對于處理廢水中的弱磁及無磁性污染物有極為獨特的優(yōu)勢特點。為了更好地實現(xiàn)磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用，要分析磁分離技術(shù)的工藝及其在水處理中應(yīng)用的不同類型，達到良好的水處理效果。

1 磁分離技術(shù)綜述

磁分離技術(shù)是指利用磁場力對磁性不同的物質(zhì)進行分離，有效地直接分離或去除水體中的強磁性、弱磁性或反磁性的污染物。它包括有強磁分離器和高梯度磁分離器兩種，其中：強磁分離器主要是對于凈化水質(zhì)、處理污泥脫水而設(shè)計的，尤其適用于高濃度廢水懸浮物的水質(zhì)凈化處理。它主要由多盤磁體磁盤及泥水分離槽構(gòu)成，在磁場的作用力之下添加絮凝劑，達到固液分離的目的。高梯度磁分離器則適用于一定粒度和磁性的固體顆粒的多相分離。

磁分離技術(shù)具體可以根據(jù)外磁場源的差異情況，分為如下幾種技術(shù)：（1）永磁分離技術(shù)。它是借助于永久磁鐵的磁盤吸附污染水體中的磁性離子，適用于鐵磁性污染度較高的水體，有體積小、處理能力大、操作簡單的特點。（2）高梯度磁分離技術(shù)。它是利用電與永磁體之間較強的背景磁場，在聚磁介質(zhì)中產(chǎn)生較高的磁場梯度，有效地實現(xiàn)對磁性顆粒的捕獲，達到物料分離的效果，適宜應(yīng)用于一定粒度和磁性的顆粒多相分離。其應(yīng)用優(yōu)勢在于磁場的梯度極大，可以有效地克服外在的作用力，實現(xiàn)物料的有效分離。（3）超導(dǎo)磁分離技術(shù)。這是一種新型的超導(dǎo)磁體應(yīng)用技術(shù)，通常預(yù)先添加改性的磁種顆粒材料，可以有效地去除污染水體中的懸浮物、磷、重金屬離子等物質(zhì)，實現(xiàn)工業(yè)污水的達標(biāo)排放。

2 磁分離技術(shù)應(yīng)用于水處理的不同類型分析

2.1 磁場直接應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)主要是利用磁場作用分離廢水中的磁性污染物或雜質(zhì)，通過磁場影響水中的各組分，產(chǎn)生磁化水效應(yīng)等反應(yīng)，達到去除磁性顆粒的效果。然而，一些水污染之中還有一些無磁性的物質(zhì)，難以通過該技術(shù)實現(xiàn)有效的直接分離，這就極大地限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍，通常應(yīng)用于部分電廠、鋼渣、尾礦等行業(yè)。

2.2 磁種絮凝-磁分離技術(shù)

該技術(shù)是通過添加磁載體與污染物質(zhì)相結(jié)合之后，利用磁場的作用分離或去除水中的污染物，其工藝流程主要包括絮凝和磁分離兩個方面，具體的實現(xiàn)方法主要為：（1）在水體中同時添加磁種和絮凝劑，實現(xiàn)絮凝。（2）在水體中添加特異性磁種，利用磁種的表面特異性基團實現(xiàn)要絮凝。這種磁分離技術(shù)以其混凝與磁分離的特性較好地應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，然而其應(yīng)用缺陷在于難以去除大部分離子及小分子類有機污染物。

2.3 磁種吸附-磁分離技術(shù)

該技術(shù)的核心在于制備具有優(yōu)良吸附性能的磁種，而納米材料以其獨特的表面活性、巨大的比表面積而廣泛應(yīng)用于環(huán)保水處理工程領(lǐng)域，可以較好地去除水中的多種重金屬離子和有機污染物，具有較好的經(jīng)濟社會效益。該技術(shù)的應(yīng)用原理是在水體中投加磁載體，利用化學(xué)、物理方法降解水中的污染物，然后利用外加磁場有效分離水體中的污染物，這種技術(shù)主要是利用磁分離的方式進行分離，難以與要絮凝相結(jié)合，實現(xiàn)對小分子有機物的分離和去除。

2.4 磁種催化-磁分離技術(shù)

這種磁分離技術(shù)是將催化磁種與磁分離相結(jié)合的一種技術(shù)，催化磁種是指具有催化性能并便于回收的磁性催化顆粒材料，如：TiO2及其相關(guān)的復(fù)合磁性材料等，可以有效地處理水體中的難降解有機物和部分重金屬離子等污染物，然而應(yīng)用不足在于難以實現(xiàn)對催化劑的有效回收，磁性催化劑具有催化降解性能和易分離性，有效地分離水體中的污染物。

2.5 磁分離耦合技術(shù)

這一技術(shù)是環(huán)保水處理工程的重點研究方向和趨勢，由于單一化的磁分離技術(shù)僅能夠?qū)哂写判缘念w粒物產(chǎn)生作用，難以滿足人們對水質(zhì)日益提升的要求。為此，要采用磁分離耦合技術(shù)，可以將高梯度磁分離技術(shù)與催化氧化、生化處理技術(shù)、膜分離技術(shù)相結(jié)合，成為新型有效的磁分離水處理技術(shù)。

3 磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用趨勢及方向分析

磁分離技術(shù)是經(jīng)濟、綠色、高效的分離技術(shù)，可以較好地去除重金屬離子、廢水中懸浮物及水溶性有機物等污染物質(zhì)，能夠使治理的水體富營養(yǎng)化，較好地抑制藻類的生長，去除水體表面的油脂，達到良好的水處理效果。隨著磁種技術(shù)、高梯度磁分離和超導(dǎo)磁分離技術(shù)的進一步拓展，極大地延伸了磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用范疇，為了更好地推動磁分離技術(shù)的應(yīng)用，還要在未來對以下方面進行研究和分析：

3.1 回收磁種材料

磁分離技術(shù)是應(yīng)用于水處理中的新型、綠色、環(huán)保的技術(shù)，有極高的吸附性，然而由于磁性材料的記憶問題，導(dǎo)致在分離回收磁種時出現(xiàn)剩磁問題，在一定程度上降低了磁分離的效率。因而，未來要加強對磁種材料的解吸重復(fù)利用，要研究易吸附、易再生的磁種和特性磁種，使之能夠在加或減磁場的作用下實現(xiàn)對水體污染物的解吸附。同時，要加強對特性磁種的研究，高效降解水體中的污染物，使污染物“變廢為寶”。

3.2 進一步研發(fā)新型先進的磁分離設(shè)備

為了更好地提升磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用效果，還要加大對新型先進的磁分離設(shè)備的研發(fā)，要注重磁分離設(shè)備研發(fā)的經(jīng)濟性、實用性和先進性，最大程度地減少磁分離設(shè)備制備的投資成本，研發(fā)出經(jīng)濟廉價、性能高效的新型磁分離設(shè)備，如：超導(dǎo)磁分離設(shè)備、磁分級器等，并逐漸擴大磁分離設(shè)備的應(yīng)用范疇，更好地應(yīng)用于水處理工藝之中。

3.3 深入研究磁分離技術(shù)及工藝

（1）重點研究超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)。在高梯度磁分離技術(shù)的發(fā)展進程中，歷經(jīng)了永磁分離、高梯度磁分離和超導(dǎo)高梯度磁分離等由低到高的不同階段，未來要加強對超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)的研究，尤其是超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)用于分離污水中非磁性污染物的研究還處于起步階段，要不斷地對關(guān)鍵技術(shù)進行深入的研究和突破創(chuàng)新，要著眼于對超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)的磁種表面改性、磁種與廢水中金屬離子的相互作用規(guī)律性、磁種與污染物結(jié)合強度的有效控制、磁種的回收工藝、磁過濾器的設(shè)計與優(yōu)化等方面的研究，不斷地擴大超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用，并以利用磁分離技術(shù)凈化廢水中的重金屬類的無磁性污染物為研究熱點和重點。

（2）磁膜處理工藝的研究。要使磁種聚集為具有良好水處理效果的膜，提升對水體中污染物的過濾能力。

（3）磁穩(wěn)定床催化水處理工藝的研究。要使催化磁種為催化反應(yīng)的載體，能夠在磁場的作用之下形成磁穩(wěn)定床，較好地循環(huán)降解水體中的污染物。

結(jié)語

綜上所述，磁分離技術(shù)有其自身的應(yīng)用優(yōu)勢和特點，要全面分析和把握不同的磁分離技術(shù)的類型，充分利用外力磁場的作用，有效地凈化水體中的污染物，并關(guān)注和研究磁分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用熱點，引領(lǐng)磁分離技術(shù)向生態(tài)修復(fù)、循環(huán)再利用的方向發(fā)展。

參考文獻

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