超导高梯度磁分离：工业废水处理新途径

发布时间：2022-02-22 15:21:56 浏览数：次

一项超导磁体应用技术研究表明，采用超导高梯度磁分离技术可用于造纸、化工、医药工业废水的净化分离。与传统的超导磁分离技术只能分离矿物、煤、高岭土中磁性杂质不同，该技术通过预先加入改性的磁种子颗粒材料，从而分离工业废水中无磁性的有机、无机污染物，实现工业污水的达标排放。

该技术是由此中国科学院理化技术研究所李来风研究员领导的研究小组通过与东北大学和沈阳水务集团有限公司水业技术研发中心合作共同完成，研究报告刊登于《科技导报》杂志2009年第3期，题为“超导磁分离及在造纸厂污水净化中的应用研究”，此研究得到国家科技部“十一五”863计划和中科院海外杰出学者基金资助。

工业废水如不达标排放，危害颇多。然而，目前使用的化学法和生物化学法存在投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大、效率低、能耗高等诸多问题。对于小型排污企业废水处理，这些问题则愈加突出，厂家若因建立污水处理设施投资过高，大多可能采取直排或偷排，给环境造成了更大危害。因此，开展新型、高效、低成本工业废水处理技术的研究显得重要而迫切。

———技术解析———

铁磁颗粒与污染物絮接

工业废水中一般皆为有机、无机污染物，由于这些污染物本身没有磁性，靠磁场产生的磁吸引力无法分离。研究人员设计并研制出制冷机直接冷却的超导磁体，磁场可达3.92T。利用该超导磁体对造纸厂废水进行了磁分离处理。

实验采用预先在废水中加入经过表面等离子有机聚合改性的铁磁性颗粒并与污水中非磁性有害物质絮接，通过强磁场实现水中污染物的分离。实验结果表明，经磁分离处理的废水其COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，净化效果良好。

———技术背景———

磁分离的发展

磁分离是一种通过磁体提供的磁场吸力来实现物质分离的技术，属于物理分离法，是上世纪70年代初在美国发展起来的一种磁分离技术，应用该法可快速地分离混合物中的磁性杂质。

但是，由于以往用于磁分离的磁体大多为普通电磁体或永久磁体，所提供的磁场在1特斯拉(T)左右，磁分离效果不是很明显。

磁体的磁场强度是影响磁分离效率的重要参数，随着超导技术的发展，采用超导材料绕制的超导磁体可获得高磁场，磁场强度很容易达到3T甚至更高，而且能在较大的空间范围内提供强磁场及高梯度磁场，用于磁分离可显著提高处理量。

超导磁分离的应用

采用超导磁体分离矿石、煤、高岭土等固体物质中磁性杂质已得到广泛应用，比如开采出的煤中，不可避免的存在铁屑、雷管等磁性杂质，应用超导磁分离技术可以很好地除掉这些杂质。

超导磁体分离技术，在废水分离净化中尚少采用。近年采用超导磁分离技术分离净化钢厂、铝厂等废水中磁性金属杂质颗粒，分离效果明显，但还局限在分离废水中磁性金属污染物。

对于废水中的有机、无机污染物，由于这些污染物本身没有磁性，靠磁场产生的磁吸引力无法分离；若采用预先添加磁性颗粒，则普通电磁体因磁场强度太低，只有1T左右，分离效果不明显，因而在污水处理领域一直未得到应用。

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