磁分離技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用工藝及發(fā)展趨勢(shì)

江水英，吳聲東

（1.南昌大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌330029；2.江西贛環(huán)檢測(cè)有限公司，南昌330029）

磁分離技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用工藝及發(fā)展趨勢(shì)

江水英1，吳聲東2

（1.南昌大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌330029；2.江西贛環(huán)檢測(cè)有限公司，南昌330029）

磁分離技術(shù)作為水處理工程中的新型技術(shù)，具有分離速率高、占地面積小、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。水污染日益嚴(yán)重，加強(qiáng)對(duì)磁分離技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用分析，對(duì)有效解決水污染問(wèn)題具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。論文簡(jiǎn)要分析了磁分離技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用工藝及發(fā)展趨勢(shì)，以供參考和借鑒。

磁分離技術(shù)；水處理；工藝

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.151

1 引言

近年來(lái)，磁分離技術(shù)在水處理工程中得到了廣泛的應(yīng)用，與常規(guī)的水處理技術(shù)相比，磁分離技術(shù)主要是利用磁場(chǎng)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)分離或去除污染物或目標(biāo)雜質(zhì)的新型處理技術(shù)，能夠脫離原水體系中的污染物，減少發(fā)生化學(xué)或生物反應(yīng)所帶來(lái)的二次污染。文章首先簡(jiǎn)單介紹了磁分離技術(shù)，然后就其在水處理工程中的應(yīng)用工藝進(jìn)行了相關(guān)探討，也為同行業(yè)人員提供參考[1]。

2 磁分離技術(shù)的簡(jiǎn)單介紹

磁分離技術(shù)指的是利用磁場(chǎng)力對(duì)磁性不同的物質(zhì)進(jìn)行分離的一種物理分離技術(shù)。磁分離技術(shù)能夠直接分離或去除水體中的強(qiáng)磁性污染物，但水體中的弱磁性或非磁性污染物無(wú)法直接通過(guò)磁場(chǎng)作用，還需提高磁場(chǎng)強(qiáng)度或添加磁種，以達(dá)到清除的效果。

目前，磁分離技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究與實(shí)踐，其應(yīng)用工藝已趨于成熟，在水處理工程中得到了廣泛應(yīng)用，以經(jīng)濟(jì)性較好、占地面積小、凈化速度快等優(yōu)勢(shì)成了我國(guó)相關(guān)部門及市場(chǎng)研究的重要方向。

3 磁分離技術(shù)在水處理工程中的應(yīng)用工藝分析

3.1 磁場(chǎng)直接應(yīng)用技術(shù)

該技術(shù)的應(yīng)用原理為：（1）直接通過(guò)磁場(chǎng)作用分離廢水中的磁性污染物或雜質(zhì)；（2）在磁場(chǎng)作用下，水中各組分發(fā)生磁化水效應(yīng)等反應(yīng)，通過(guò)加速絮體沉降、促進(jìn)微生物活性等作用，分離或去除相應(yīng)物質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)在水處理中的應(yīng)用主要是利用磁場(chǎng)影響水中各組分，去除磁性顆粒，但在水污染物中大多數(shù)無(wú)磁性，極大地限制了直接分離，因此該技術(shù)在需要廢水處理的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如部分電廠、鋼渣以及尾礦等行業(yè)[2]。

3.2 磁絮凝-磁分離技術(shù)

該技術(shù)的原理是通過(guò)添加磁載體與污染物質(zhì)結(jié)合后再利用磁場(chǎng)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物的分離或去除。磁絮凝-磁分離技術(shù)能夠有效去除水中的懸浮顆粒、重金屬、氮磷以及放射線污染物，其過(guò)程主要有絮凝和磁分離，實(shí)現(xiàn)方法分為兩種：（1）在水體中同時(shí)添加磁種和絮凝劑，進(jìn)行絮凝，在磁場(chǎng)作用下分離和去除包含磁種的絮體；（2）在水體中添加特異性磁種，該磁種能夠利用表面的特異性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)絮凝功能，并在磁場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)污染物與水體的分離。該技術(shù)的應(yīng)用工藝流程如圖1所示。磁絮凝-磁分離技術(shù)雖然有機(jī)融合了混凝與磁分離的特性，在水處理工程中取得了較好效果，但還存在一定不足，無(wú)法去除大部分離子及小分子類有機(jī)物污染物，還需進(jìn)一步研究，以突破其推廣應(yīng)用的局限性[3]。

圖1 磁絮凝-磁分離技術(shù)的應(yīng)用工藝流程圖

3.3 磁種吸附-磁分離技術(shù)

該技術(shù)主要是通過(guò)投加磁載體，再利用化學(xué)或物理方法結(jié)合或降解水中的污染物，最后利用外加磁場(chǎng)有效分離形成復(fù)合體的污染物，該技術(shù)是水處理中應(yīng)用磁分離的重要方式。這種分離手段雖然有效，但對(duì)大多數(shù)離子或具有溶解性的有機(jī)污染物，尤其是小分子有機(jī)物，常規(guī)的磁種，例如磁鐵礦、赤鐵礦以及納米Fe3O4，難以利用絮凝實(shí)現(xiàn)與其有效結(jié)合，去除效果不理想。

3.4 磁種催化-磁分離技術(shù)

該技術(shù)適用于難降解有機(jī)物、部分重金屬離子等污染物的處理，取得了良好效果，但催化劑的回收存在一定難度，所以該技術(shù)的應(yīng)用還需深入研究。磁種催化劑在具備催化降解性能的同時(shí)還具備易分離性，有效實(shí)現(xiàn)了去除相應(yīng)污染物、回收與再利用催化材料、降低潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的目的，同時(shí)還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。磁性催化劑在水、大氣、土壤污染的治理中具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)催化分離領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

3.5 磁分離耦合技術(shù)

磁分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用只對(duì)具有磁性的顆粒物有作用，必要時(shí)需要與絮凝或吸附結(jié)合。但人們對(duì)水質(zhì)的要求越來(lái)越高，這就需要對(duì)多種單一的水處理技術(shù)進(jìn)行耦合，磁分離耦合技術(shù)成為處理水污染的重點(diǎn)研究方向[4]。高梯度磁分離技術(shù)因?yàn)榫哂懈咝У姆蛛x性能，可以與催化氧化、生化處理技術(shù)、膜分離技術(shù)等技術(shù)聯(lián)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4 磁分離技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 磁種

（1）易吸附、易再生磁種。磁種是在處理弱磁性或非磁性污染物時(shí)的關(guān)鍵要素，其經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)變能夠吸附水中的弱磁性或非磁性污染物，以達(dá)到去除或分離的目的，在加或減磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）作用下，能對(duì)目標(biāo)污染物進(jìn)行較好的解吸附；（2）特性磁種。特性磁種具有高效降解水中目標(biāo)污染物的功能，或可以將污染物“變廢為寶”，或?qū)λ械暮哿课廴疚镞M(jìn)行“海撈”。

4.2 磁分離工藝

（1）磁膜處理。利用磁分離技術(shù)讓磁種聚集成具有良好水處理效果的膜，增強(qiáng)水中目標(biāo)污染物的過(guò)濾能力；（2）磁穩(wěn)定床催化水處理。磁種可作為能降解水中污染物的TiO2的催化反應(yīng)載體，在磁場(chǎng)作用下，催化磁種可形成磁穩(wěn)定床，通過(guò)降解水中的有機(jī)污染物獲得能量，循環(huán)降解污染物。

5 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)推動(dòng)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效水處理技術(shù)的發(fā)展，磁分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用作為重要研究方向，應(yīng)深入分析其應(yīng)用工藝，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高水處理的效果，為我國(guó)水污染的治理提供有力的技術(shù)支持。

【1】楊璧丞.磁技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].民營(yíng)科技, 2014(3):282-282.

【2】梅榮武,徐華正.磁技術(shù)在我國(guó)污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景[J].城市地理,2015(16):156-257.

【3】李培云,李愛(ài)民,許曉麗.超磁分離技術(shù)在井下礦井水處理中的應(yīng)用[J].煤炭工程,2013(S2)69-70.

【4】康學(xué)飛，田楊.淺談磁分離技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].科海故事博覽·科技探索,2013(8)60-61.

Application Technology and Development Trend of Magnetic Separation Technology in Water Treatment Engineering

JIANG Shui-ying1,WU Sheng-dong2
(1.Nanchang University,College of Science and Technology,Nanchang 330029,China; 2.Jiangxi Ganhuan Testing Co.Ltd.,Nanchang 330029,China)

The magnetic separation technology as a new technology in water treatment engineering,it has the advantages of high separation rate,less land occupation,green environmental protection etc.With the water pollution increasingly serious,strengthening the application of separation technique in water treatment engineering on magnetic,which has a positive practical significance to effectively solve the problem of water pollution.This paper briefly introduces the application process and development trend of magnetic separation technology in water treatment engineering,for reference.

magnetic separation technology;water treatment;process

TU991.2

A

1007-9467（2016）11-0111-02

2016-10-21

江水英（1982～），女，江西貴溪人，講師，從事水污染防治教學(xué)與研究。