【中國(guó)化工機(jī)械設(shè)備網(wǎng) 國(guó)內(nèi)新聞】開(kāi)展新型、、低成本超導(dǎo)磁分離工業(yè)廢水處理技術(shù)的研究對(duì)我國(guó)節(jié)能減排具有重要意義。近日，由*理化技術(shù)研究所低溫材料及應(yīng)用超導(dǎo)研究中心研制的“超導(dǎo)磁分離水處理系統(tǒng)”取得新進(jìn)展，以超導(dǎo)磁體為核心的超導(dǎo)磁分離水處理系統(tǒng)成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了磁分離水處理設(shè)備從無(wú)到有的突破，系統(tǒng)能夠自動(dòng)化、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)調(diào)試、測(cè)試，該水處理系統(tǒng)已能、快速地進(jìn)行污水處理實(shí)驗(yàn)，對(duì)照試驗(yàn)表明，污水處理*。

　　
　　目前，工業(yè)廢水處理方法主要有化學(xué)法和生物化學(xué)法。然而，實(shí)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、能耗高等問(wèn)題。對(duì)于小型造紙廠廢水處理，這些問(wèn)題更加突出，廠家因建立污水處理設(shè)施投資過(guò)高，大多采取直排，給環(huán)境造成危害。
　　
　　中科院理化所的工作克服了以上難題，在磁種子材料和超導(dǎo)磁體冷卻技術(shù)上取得創(chuàng)新進(jìn)展。采用等離子有機(jī)覆膜技術(shù)在Fe3O4磁性顆粒表面生長(zhǎng)帶活性基團(tuán)的有機(jī)薄膜，這層納米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子，代替了有機(jī)絮凝劑的加入，而且由于有機(jī)膜與Fe3O4有很強(qiáng)的結(jié)合力，使得這種新型復(fù)合"磁種子"材料可以重復(fù)使用，較單純的Fe3O4磁種子材料有明顯優(yōu)勢(shì)，
　　
　　采用這種"磁種子"材料對(duì)造紙廠廢水處理實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)磁分離處理的集水池廢水COD值由起始的1780mg/L降到147mg/L，去除率超過(guò)90%%，凈化效果良好。另一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)是采用制冷機(jī)直接冷卻超導(dǎo)磁體，從而擺脫超導(dǎo)磁體采用昂貴液氦的束縛，這樣將使得超導(dǎo)磁分離污水處理系統(tǒng)可以方便地用于缺少液氦的地區(qū)，特別適合于規(guī)模小、分散的中小企業(yè)。是未來(lái)潛在應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。
　　
　　據(jù)了解，磁分離技術(shù)早應(yīng)用于選礦和瓷土工業(yè)，1960年前蘇聯(lián)用磁凝聚法處理鋼廠除塵廢水。但是磁鐵或電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度有限，對(duì)于弱磁性顆粒處理效果不理想。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究人員嘗試采用超導(dǎo)磁分離技術(shù)分離磁性雜質(zhì)，超導(dǎo)磁分離法與傳統(tǒng)的化學(xué)法、生物法以及普通電磁體磁分離相比，具有投資小、占地少、耗電量小等優(yōu)點(diǎn)。占地方面，場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)3~5特斯拉的超導(dǎo)磁體，加上相應(yīng)的制冷設(shè)備等，占地不超過(guò)20m2。能耗方面，由于超導(dǎo)材料無(wú)電阻，超導(dǎo)磁體幾乎不消耗電能，僅維持低溫的制冷機(jī)耗電，一天耗電量不超過(guò)100kW·h。成本方面，3~5特斯拉的超導(dǎo)磁體大約150萬(wàn)元，對(duì)于每天千噸級(jí)處理規(guī)模的設(shè)備，投資小于200萬(wàn)元。因此超導(dǎo)磁分離技術(shù)，對(duì)于污水處理來(lái)說(shuō)，是一種潛在應(yīng)用前景的技術(shù)。研究結(jié)果表明超導(dǎo)磁分離技術(shù)對(duì)于富含氧化鐵雜質(zhì)的鋼廠廢水磁分離凈化的效果明顯，然而該技術(shù)只能分離水中的磁性污染物，對(duì)于石油采出水、造紙、化工、制藥、食品等工業(yè)廢水以及城鎮(zhèn)生活污水，由于這些廢水中的有毒有害物質(zhì)大多為有機(jī)物，本身沒(méi)有磁性，用磁分離無(wú)法有效分離。
　　
　　*理化技術(shù)研究所李來(lái)風(fēng)研究員提出了等離子鍍膜改性磁種用于超導(dǎo)磁分離技術(shù)，可有效解決以上問(wèn)題。首先設(shè)計(jì)一種外置線圈、由射頻電源供電的等離子體有機(jī)聚合裝置，通過(guò)該裝置對(duì)磁種顆粒材料進(jìn)行表面等離子有機(jī)聚合改性，改性后的磁種形成各種所需的表面官能團(tuán)，這些活性基團(tuán)可與污水中非磁性有害物質(zhì)絮團(tuán)，再通過(guò)超導(dǎo)磁體的強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)分離廢水中污染物，實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水的達(dá)標(biāo)排放。李來(lái)風(fēng)研究員及其研究小組對(duì)絮團(tuán)機(jī)制進(jìn)行了初步探討，認(rèn)為磁種作為電解質(zhì)削弱了污染物表面的雙電層，通過(guò)靜電吸附作用以及架橋、網(wǎng)捕作用使污染物形成絮團(tuán)。經(jīng)過(guò)調(diào)整磁種表面官能團(tuán)種類(lèi)，可使該技術(shù)適應(yīng)于不同種類(lèi)的污水處理。同時(shí)使用過(guò)的磁種還能通過(guò)脫附，重復(fù)使用。
　　
　　在超導(dǎo)磁分離污水處理技術(shù)中，磁種的研制是關(guān)鍵。要達(dá)到良好的污水處理效果，要求磁種材料具有：①盡可能高的體積磁化率，以得到較好的磁響應(yīng)；②盡可能低的矯頑力，減輕無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)的團(tuán)聚；③適當(dāng)?shù)牧?，粒徑小則表面積較大，活性較高，能較好地與污水中污染物結(jié)合，但粒徑太小則會(huì)影響磁化率，同時(shí)使用時(shí)損耗也大，不利于回收和重復(fù)使用；④化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被腐蝕；⑤表面用適當(dāng)方式改性，使得磁種能更好地與污染物結(jié)合，并且通過(guò)用不同方式的表面改性來(lái)實(shí)現(xiàn)處理不同類(lèi)型的污水。
　　
　　低溫超導(dǎo)磁分離水處理是一項(xiàng)前沿的新型技術(shù)，具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是繼超導(dǎo)磁體在醫(yī)用核磁譜儀、礦物磁性雜質(zhì)分離領(lǐng)域應(yīng)用后的又一有望工業(yè)應(yīng)用的新技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源短缺愈發(fā)成為國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的課題。目前，我國(guó)的超導(dǎo)磁分離技術(shù)不斷取得突破，其在水處理方面的應(yīng)用有望成為解決水污染問(wèn)題的對(duì)癥藥方，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
　　
　　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。
　　
　　理化所低溫材料及應(yīng)用超導(dǎo)研究中心從2005年開(kāi)始低溫超導(dǎo)技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)數(shù)年積累，做了大量的相關(guān)基礎(chǔ)研究探索，尤其對(duì)磁種子的研究開(kāi)發(fā)，針對(duì)不同污染物，成功研制出不同適用的磁種子。在設(shè)備研制方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，布局合理，占地面積小于6m2，可設(shè)計(jì)為車(chē)載移動(dòng)式，水流狀態(tài)穩(wěn)定，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單，成為國(guó)內(nèi)首臺(tái)超導(dǎo)磁分離水處理系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)超導(dǎo)磁分離技術(shù)在水處理方面應(yīng)用的先例。