磁分離技術在水處理中的應用

陳永飛

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

關鍵詞：磁分離技術；水處理；應用

中圖分類號：TQ028 文獻標志碼：A

磁分離技術在不斷地發(fā)展進程中，應用范圍不斷寬泛化，它作為一種新型的水處理技術，普遍應用于水處理的環(huán)保領域，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)磁分離技術在水處理中的應用，要分析磁分離技術的工藝及其在水處理中應用的不同類型，達到良好的水處理效果。

1 磁分離技術綜述

磁分離技術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。

磁分離技術具體可以根據(jù)外磁場源的差異情況，分為如下幾種技術：（1）永磁分離技術。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。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，適宜應用于一定粒度和磁性的顆粒多相分離。其應用優(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）超導磁分離技術。這是一種新型的超導磁體應用技術，通常預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)污水的達標排放。

2 磁分離技術應用于水處理的不同類型分析

2.1 磁場直接應用技術

該技術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)生磁化水效應等反應，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)，難以通過該技術實現(xiàn)有效的直接分離，這就極大地限制了該技術的應用范圍，通常應用于部分電廠、鋼渣、尾礦等行業(yè)。

2.2 磁種絮凝-磁分離技術

該技術是通過添加磁載體與污染物質(zhì)相結合之后，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。這種磁分離技術以其混凝與磁分離的特性較好地應用于水處理領域，然而其應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

該技術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用于環(huán)保水處理工程領域，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。該技術的應用原理是在水體中投加磁載體，利用化學、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，這種技術主要是利用磁分離的方式進行分離，難以與要絮凝相結合，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

這種磁分離技術是將催化磁種與磁分離相結合的一種技術，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及其相關的復合磁性材料等，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

這一技術是環(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，可以將高梯度磁分離技術與催化氧化、生化處理技術、膜分離技術相結合，成為新型有效的磁分離水處理技術。

3 磁分離技術在水處理中的應用趨勢及方向分析

磁分離技術是經(jīng)濟、綠色、高效的分離技術，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、高梯度磁分離和超導磁分離技術的進一步拓展，極大地延伸了磁分離技術在水處理中的應用范疇，為了更好地推動磁分離技術的應用，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

磁分離技術是應用于水處理中的新型、綠色、環(huán)保的技術，有極高的吸附性，然而由于磁性材料的記憶問題，導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備

為了更好地提升磁分離技術在水處理中的應用效果，還要加大對新型先進的磁分離設備的研發(fā)，要注重磁分離設備研發(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備，如：超導磁分離設備、磁分級器等，并逐漸擴大磁分離設備的應用范疇，更好地應用于水處理工藝之中。

3.3 深入研究磁分離技術及工藝

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

結語

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

參考文獻

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