超導(dǎo)高梯度磁分離：工業(yè)廢水處理新途徑

一項(xiàng)超導(dǎo)磁體應(yīng)用技術(shù)研究表明，采用超導(dǎo)高梯度磁分離技術(shù)可用于造紙、化工、醫(yī)藥工業(yè)廢水的凈化分離。與傳統(tǒng)的超導(dǎo)磁分離技術(shù)只能分離礦物、煤、高嶺土中磁性雜質(zhì)不同，該技術(shù)通過(guò)預(yù)先加入改性的磁種子顆粒材料，從而分離工業(yè)廢水中無(wú)磁性的有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水的達(dá)標(biāo)排放。

該技術(shù)是由此中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所李來(lái)風(fēng)研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)與東北大學(xué)和沈陽(yáng)水務(wù)集團(tuán)有限公司水業(yè)技術(shù)研發(fā)中心合作共同完成，研究報(bào)告刊登于《科技導(dǎo)報(bào)》雜志2009年第3期，題為“超導(dǎo)磁分離及在造紙廠污水凈化中的應(yīng)用研究”，此研究得到國(guó)家科技部“十一五”863計(jì)劃和中科院海外杰出學(xué)者基金資助。

工業(yè)廢水如不達(dá)標(biāo)排放，危害頗多。然而，目前使用的化學(xué)法和生物化學(xué)法存在投資大、運(yùn)行成本高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大、效率低、能耗高等諸多問(wèn)題。對(duì)于小型排污企業(yè)廢水處理，這些問(wèn)題則愈加突出，廠家若因建立污水處理設(shè)施投資過(guò)高，大多可能采取直排或偷排，給環(huán)境造成了更大危害。因此，開(kāi)展新型、高效、低成本工業(yè)廢水處理技術(shù)的研究顯得重要而迫切。

———技術(shù)解析———

鐵磁顆粒與污染物絮接

工業(yè)廢水中一般皆為有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，由于這些污染物本身沒(méi)有磁性，靠磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸引力無(wú)法分離。研究人員設(shè)計(jì)并研制出制冷機(jī)直接冷卻的超導(dǎo)磁體，磁場(chǎng)可達(dá)3.92T。利用該超導(dǎo)磁體對(duì)造紙廠廢水進(jìn)行了磁分離處理。

實(shí)驗(yàn)采用預(yù)先在廢水中加入經(jīng)過(guò)表面等離子有機(jī)聚合改性的鐵磁性顆粒并與污水中非磁性有害物質(zhì)絮接，通過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)水中污染物的分離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)磁分離處理的廢水其COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，凈化效果良好。

———技術(shù)背景———

磁分離的發(fā)展

磁分離是一種通過(guò)磁體提供的磁場(chǎng)吸力來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的技術(shù)，屬于物理分離法，是上世紀(jì)70年代初在美國(guó)發(fā)展起來(lái)的一種磁分離技術(shù)，應(yīng)用該法可快速地分離混合物中的磁性雜質(zhì)。

但是，由于以往用于磁分離的磁體大多為普通電磁體或永久磁體，所提供的磁場(chǎng)在1特斯拉(T)左右，磁分離效果不是很明顯。

磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度是影響磁分離效率的重要參數(shù)，隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，采用超導(dǎo)材料繞制的超導(dǎo)磁體可獲得高磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度很容易達(dá)到3T甚至更高，而且能在較大的空間范圍內(nèi)提供強(qiáng)磁場(chǎng)及高梯度磁場(chǎng)，用于磁分離可顯著提高處理量。

超導(dǎo)磁分離的應(yīng)用

采用超導(dǎo)磁體分離礦石、煤、高嶺土等固體物質(zhì)中磁性雜質(zhì)已得到廣泛應(yīng)用，比如開(kāi)采出的煤中，不可避免的存在鐵屑、雷管等磁性雜質(zhì)，應(yīng)用超導(dǎo)磁分離技術(shù)可以很好地除掉這些雜質(zhì)。

超導(dǎo)磁體分離技術(shù)，在廢水分離凈化中尚少采用。近年采用超導(dǎo)磁分離技術(shù)分離凈化鋼廠、鋁廠等廢水中磁性金屬雜質(zhì)顆粒，分離效果明顯，但還局限在分離廢水中磁性金屬污染物。

對(duì)于廢水中的有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，由于這些污染物本身沒(méi)有磁性，靠磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸引力無(wú)法分離；若采用預(yù)先添加磁性顆粒，則普通電磁體因磁場(chǎng)強(qiáng)度太低，只有1T左右，分離效果不明顯，因而在污水處理領(lǐng)域一直未得到應(yīng)用。

■名詞解釋

特斯拉：磁感應(yīng)強(qiáng)度單位，垂直于磁場(chǎng)方向的1米長(zhǎng)的導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)1安培的電流受到磁場(chǎng)的作用力為1牛頓時(shí)，通電導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感強(qiáng)度就是1特斯拉。

■數(shù)字鏈接

36.6%

七大水系中有一半以上的河段受到不同程度的污染。36.6%河段的水質(zhì)屬于五類(lèi)或劣五類(lèi)，其中27.9%劣五類(lèi)已完全喪失直接使用的功能。

524.5億

據(jù)2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，廢水排放達(dá)524.5億噸，其中工業(yè)廢水排放量為243.1億噸，占46％。化學(xué)需氧量總排放量(COD)和氨氮總排放量分別為1414.2萬(wàn)噸和149.8萬(wàn)噸。

20萬(wàn)

今年2月20日在江蘇鹽城發(fā)生的水污染事件，就是因?yàn)楸辉u(píng)為鹽城市“十大標(biāo)兵企業(yè)”的標(biāo)新化工有限公司偷排30噸含酚鉀鹽廢水，導(dǎo)致20萬(wàn)居民飲用水污染，給人民生活和環(huán)境造成危害。