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(dú)特的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，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(jià)值。隨著水污染的日益嚴(yán)重，磁分離技術(shù)對(duì)于水處理的工程有極為重要的現(xiàn)實(shí)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(lái)的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：磁分離技術(shù)；水處理；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ028 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

磁分離技術(shù)在不斷地發(fā)展進(jìn)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(duì)于處理廢水中的弱磁及無(wú)磁性污染物有極為獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。為了更好地實(shí)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(lèi)型，達(dá)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(chǎng)力對(duì)磁性不同的物質(zhì)進(jìn)行分離，有效地直接分離或去除水體中的強(qiáng)磁性、弱磁性或反磁性的污染物。它包括有強(qiáng)磁分離器和高梯度磁分離器兩種，其中：強(qiáng)磁分離器主要是對(duì)于凈化水質(zhì)、處理污泥脫水而設(shè)計(jì)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(pán)磁體磁盤(pán)及泥水分離槽構(gòu)成，在磁場(chǎng)的作用力之下添加絮凝劑，達(dá)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(chǎng)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(pán)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(jiǎn)單的特點(diǎn)。（2）高梯度磁分離技術(shù)。它是利用電與永磁體之間較強(qiáng)的背景磁場(chǎng)，在聚磁介質(zhì)中產(chǎn)生較高的磁場(chǎng)梯度，有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性顆粒的捕獲，達(dá)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(shì)在于磁場(chǎng)的梯度極大，可以有效地克服外在的作用力，實(shí)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(shí)現(xiàn)工業(yè)污水的達(dá)標(biāo)排放。

2 磁分離技術(shù)應(yīng)用于水處理的不同類(lèi)型分析

2.1 磁場(chǎng)直接應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)主要是利用磁場(chǎng)作用分離廢水中的磁性污染物或雜質(zhì)，通過(guò)磁場(chǎng)影響水中的各組分，產(chǎn)生磁化水效應(yīng)等反應(yīng)，達(dá)到去除磁性顆粒的效果。然而，一些水污染之中還有一些無(wú)磁性的物質(zhì)，難以通過(guò)該技術(shù)實(shí)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(guò)添加磁載體與污染物質(zhì)相結(jié)合之后，利用磁場(chǎng)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(gè)方面，具體的實(shí)現(xiàn)方法主要為：（1）在水體中同時(shí)添加磁種和絮凝劑，實(shí)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(tuán)實(shí)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(lèi)有機(jī)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(dú)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(jī)污染物，具有較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(chǎng)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(jìn)行分離，難以與要絮凝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)小分子有機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)研究方向和趨勢(shì)，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(duì)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(shì)及方向分析

磁分離技術(shù)是經(jīng)濟(jì)、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(jī)物等污染物質(zhì)，能夠使治理的水體富營(yíng)養(yǎng)化，較好地抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)，去除水體表面的油脂，達(dá)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(jìn)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(dòng)磁分離技術(shù)的應(yīng)用，還要在未來(lái)對(duì)以下方面進(jìn)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(wèn)題，導(dǎo)致在分離回收磁種時(shí)出現(xiàn)剩磁問(wèn)題，在一定程度上降低了磁分離的效率。因而，未來(lái)要加強(qiáng)對(duì)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(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)水體污染物的解吸附。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)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(jìn)一步研發(fā)新型先進(jìn)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(duì)新型先進(jìn)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(jì)性、實(shí)用性和先進(jìn)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(jì)廉價(jià)、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(jí)器等，并逐漸擴(kuò)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(diǎn)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(jìn)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(lái)要加強(qiáng)對(duì)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(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究和突破創(chuàng)新，要著眼于對(duì)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(qiáng)度的有效控制、磁種的回收工藝、磁過(guò)濾器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化等方面的研究，不斷地?cái)U(kuò)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(lèi)的無(wú)磁性污染物為研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

（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(duì)水體中污染物的過(guò)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(chǎng)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(yǔ)

綜上所述，磁分離技術(shù)有其自身的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，要全面分析和把握不同的磁分離技術(shù)的類(lèi)型，充分利用外力磁場(chǎng)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(diǎn)，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。

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