磁分离技术在水处理中的应用

陈永飞

摘 要：磁分离技术是一种高效、环保的分离技术，相较于传统的沉降分离水处理技术而言，具有自身独特的优势特点，并在水处理领域得到广泛的应用，有极为巨大的应用潜能和价值。随着水污染的日益严重，磁分离技术对于水处理的工程有极为重要的现实意义。为此，要探索磁分离技术在水处理中的应用工艺，并分析磁分离技术在水处理中的应用现状及未来的趋势。

关键词：磁分离技术；水处理；应用

中图分类号：TQ028 文献标志码：A

磁分离技术在不断地发展进程中，应用范围不断宽泛化，它作为一种新型的水处理技术，普遍应用于水处理的环保领域，对于处理废水中的弱磁及无磁性污染物有极为独特的优势特点。为了更好地实现磁分离技术在水处理中的应用，要分析磁分离技术的工艺及其在水处理中应用的不同类型，达到良好的水处理效果。

1 磁分离技术综述

磁分离技术是指利用磁场力对磁性不同的物质进行分离，有效地直接分离或去除水体中的强磁性、弱磁性或反磁性的污染物。它包括有强磁分离器和高梯度磁分离器两种，其中：强磁分离器主要是对于净化水质、处理污泥脱水而设计的，尤其适用于高浓度废水悬浮物的水质净化处理。它主要由多盘磁体磁盘及泥水分离槽构成，在磁场的作用力之下添加絮凝剂，达到固液分离的目的。高梯度磁分离器则适用于一定粒度和磁性的固体颗粒的多相分离。

磁分离技术具体可以根据外磁场源的差异情况，分为如下几种技术：（1）永磁分离技术。它是借助于永久磁铁的磁盘吸附污染水体中的磁性离子，适用于铁磁性污染度较高的水体，有体积小、处理能力大、操作简单的特点。（2）高梯度磁分离技术。它是利用电与永磁体之间较强的背景磁场，在聚磁介质中产生较高的磁场梯度，有效地实现对磁性颗粒的捕获，达到物料分离的效果，适宜应用于一定粒度和磁性的颗粒多相分离。其应用优势在于磁场的梯度极大，可以有效地克服外在的作用力，实现物料的有效分离。（3）超导磁分离技术。这是一种新型的超导磁体应用技术，通常预先添加改性的磁种颗粒材料，可以有效地去除污染水体中的悬浮物、磷、重金属离子等物质，实现工业污水的达标排放。

2 磁分离技术应用于水处理的不同类型分析

2.1 磁场直接应用技术

该技术主要是利用磁场作用分离废水中的磁性污染物或杂质，通过磁场影响水中的各组分，产生磁化水效应等反应，达到去除磁性颗粒的效果。然而，一些水污染之中还有一些无磁性的物质，难以通过该技术实现有效的直接分离，这就极大地限制了该技术的应用范围，通常应用于部分电厂、钢渣、尾矿等行业。

2.2 磁种絮凝-磁分离技术

该技术是通过添加磁载体与污染物质相结合之后，利用磁场的作用分离或去除水中的污染物，其工艺流程主要包括絮凝和磁分离两个方面，具体的实现方法主要为：（1）在水体中同时添加磁种和絮凝剂，实现絮凝。（2）在水体中添加特异性磁种，利用磁种的表面特异性基团实现要絮凝。这种磁分离技术以其混凝与磁分离的特性较好地应用于水处理领域，然而其应用缺陷在于难以去除大部分离子及小分子类有机污染物。

2.3 磁种吸附-磁分离技术

该技术的核心在于制备具有优良吸附性能的磁种，而纳米材料以其独特的表面活性、巨大的比表面积而广泛应用于环保水处理工程领域，可以较好地去除水中的多种重金属离子和有机污染物，具有较好的经济社会效益。该技术的应用原理是在水体中投加磁载体，利用化学、物理方法降解水中的污染物，然后利用外加磁场有效分离水体中的污染物，这种技术主要是利用磁分离的方式进行分离，难以与要絮凝相结合，实现对小分子有机物的分离和去除。

2.4 磁种催化-磁分离技术

这种磁分离技术是将催化磁种与磁分离相结合的一种技术，催化磁种是指具有催化性能并便于回收的磁性催化颗粒材料，如：TiO2及其相关的复合磁性材料等，可以有效地处理水体中的难降解有机物和部分重金属离子等污染物，然而应用不足在于难以实现对催化剂的有效回收，磁性催化剂具有催化降解性能和易分离性，有效地分离水体中的污染物。

2.5 磁分离耦合技术

这一技术是环保水处理工程的重点研究方向和趋势，由于单一化的磁分离技术仅能够对具有磁性的颗粒物产生作用，难以满足人们对水质日益提升的要求。为此，要采用磁分离耦合技术，可以将高梯度磁分离技术与催化氧化、生化处理技术、膜分离技术相结合，成为新型有效的磁分离水处理技术。

3 磁分离技术在水处理中的应用趋势及方向分析

磁分离技术是经济、绿色、高效的分离技术，可以较好地去除重金属离子、废水中悬浮物及水溶性有机物等污染物质，能够使治理的水体富营养化，较好地抑制藻类的生长，去除水体表面的油脂，达到良好的水处理效果。随着磁种技术、高梯度磁分离和超导磁分离技术的进一步拓展，极大地延伸了磁分离技术在水处理中的应用范畴，为了更好地推动磁分离技术的应用，还要在未来对以下方面进行研究和分析：

3.1 回收磁种材料

磁分离技术是应用于水处理中的新型、绿色、环保的技术，有极高的吸附性，然而由于磁性材料的记忆问题，导致在分离回收磁种时出现剩磁问题，在一定程度上降低了磁分离的效率。因而，未来要加强对磁种材料的解吸重复利用，要研究易吸附、易再生的磁种和特性磁种，使之能够在加或减磁场的作用下实现对水体污染物的解吸附。同时，要加强对特性磁种的研究，高效降解水体中的污染物，使污染物“变废为宝”。

3.2 进一步研发新型先进的磁分离设备

为了更好地提升磁分离技术在水处理中的应用效果，还要加大对新型先进的磁分离设备的研发，要注重磁分离设备研发的经济性、实用性和先进性，最大程度地减少磁分离设备制备的投资成本，研发出经济廉价、性能高效的新型磁分离设备，如：超导磁分离设备、磁分级器等，并逐渐扩大磁分离设备的应用范畴，更好地应用于水处理工艺之中。

3.3 深入研究磁分离技术及工艺

（1）重点研究超导高梯度磁分离技术。在高梯度磁分离技术的发展进程中，历经了永磁分离、高梯度磁分离和超导高梯度磁分离等由低到高的不同阶段，未来要加强对超导高梯度磁分离技术的研究，尤其是超导高梯度磁分离技术用于分离污水中非磁性污染物的研究还处于起步階段，要不断地对关键技术进行深入的研究和突破创新，要着眼于对超导高梯度磁分离技术的磁种表面改性、磁种与废水中金属离子的相互作用规律性、磁种与污染物结合强度的有效控制、磁种的回收工艺、磁过滤器的设计与优化等方面的研究，不断地扩大超导高梯度磁分离技术在水处理领域的应用，并以利用磁分离技术净化废水中的重金属类的无磁性污染物为研究热点和重点。

（2）磁膜处理工艺的研究。要使磁种聚集为具有良好水处理效果的膜，提升对水体中污染物的过滤能力。

（3）磁稳定床催化水处理工艺的研究。要使催化磁种为催化反应的载体，能够在磁场的作用之下形成磁稳定床，较好地循环降解水体中的污染物。

结语

综上所述，磁分离技术有其自身的应用优势和特点，要全面分析和把握不同的磁分离技术的类型，充分利用外力磁场的作用，有效地净化水体中的污染物，并关注和研究磁分离技术在水处理中的应用热点，引领磁分离技术向生态修复、循环再利用的方向发展。

参考文献

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