超導磁分離技術用于工業污水凈化處理

【資料簡介】

一項超導磁體應用技術研究表明，采用超導高梯度磁分離技術可用于造紙、化工、醫藥工業廢水的凈化分離。與傳統的超導磁分離技術只能分離礦物、煤、高嶺土中磁性雜質不同，該技術通過預先加入改性的磁種子顆粒材料，從而分離工業廢水中無磁性的有機、無機污染物，實現工業污水的達標排放。

    該技術是由此中國科學院理化技術研究所李來風研究員領導的研究小組通過與東北大學和沈陽水務集團有限公司水業技術研發中心合作共同完成，研究報告刊登于《科技導報》雜志2009年第3期，題為"超導磁分離及在造紙廠污水凈化中的應用研究"，此研究得到國家科技部十一五863計劃和中科院海外杰出學者基金資助。

    目前，工業廢水處理方法主要有化學法和生物化學法。然而，實用的化學法和生物化學法存在投資大、運行成本高、反應時間長、占地面積大、效率低、能耗高等問題。對于小型造紙廠廢水處理，這些問題更加突出，廠家因建立污水處理設施投資過高，大多采取直排，給環境造成危害。因此開展新型、、低成本超導磁分離工業廢水處理技術的研究對我國節能減排具有重要意義。

    采用超導磁體分離礦石、煤、高嶺土等固體物質中磁性雜質在國內外已得到廣泛應用，但用于廢水分離凈化尚少涉及。主要原因是對于廢水中的有機、無機污染物，由于這些污染物本身沒有磁性，靠磁場產生的磁吸引力無法分離。2005年日本大阪大學Nshijima研究組zui早開始超導磁分離污水處理研究，并建立了示范裝置，用于分離造紙廠污水，分離后污水COD（化學需氧值）可由起始的110mg/L，降到25mg/L，去除率近80％。他們采用的是預先在污水中添加Fe3O4"磁種子"顆粒和聚氯化鋁絮凝劑，絮凝劑將污水中有害物質和Fe3O4磁性顆粒一起絮凝，這樣通過超導磁體吸引分離。盡管分離效果很好，但由于還需加入有機絮凝劑，沒有*擺脫因有機絮凝劑的加入帶來的二次污染，此外超導磁體冷卻采用的是液氦浸泡冷卻，對于我國，氦資源貧乏，這將導致大規模應用推廣的限制。

    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磁體冷卻技術上取得創新進展。采用等離子有機覆膜技術在Fe3O4磁性顆粒表面生長帶活性基團的有機薄膜，這層納米厚度的薄膜可以有效地捕捉污水中的有機物、無機離子，代替了有機絮凝劑的加入，而且由于有機膜與Fe3O4有很強的結合力，使得這種新型復合"磁種子"材料可以重復使用，較單純的Fe3O4磁種子材料有明顯優勢，

    采用這種"磁種子"材料對造紙廠廢水處理實驗表明經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90％％，凈化效果良好。另一個技術創新點是采用制冷機直接冷卻超導磁體，從而擺脫超導磁體采用昂貴液氦的束縛，這樣將使得超導磁分離污水處理系統可以方便地用于缺少液氦的地區，特別適合于規模小、分散的中小企業。是未來潛在應用價值的技術。