高梯度磁分離技術(shù)的概述及應(yīng)用

　　高梯度磁分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎涉及到所有水處理領(lǐng)域，這是由于它比傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)有許多獨特的優(yōu)點。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于造紙廢水、糖蜜酒精廢水［20］、城市污水、含油廢水、電鍍廢水、放射性廢水、食品工業(yè)廢水、紡織印染廢水、造紙廢水、油漆工業(yè)廢水、煉油廠廢水、含酚廢水、廚房污水、農(nóng)藥廢水等處理以及去除水中藻類等方面。

　　（1）印染廢水

　　印染廢水成分復(fù)雜，存在著大量水溶性污染物，直接投加磁種和混凝劑進(jìn)行磁種混凝難以使污染物與磁種形成含磁絮體，為此，首先必須通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段改變印染廢水中水溶性污染物的溶解特性，使其通過磁種混凝獲得磁性，實現(xiàn)磁分離。 陳文松等采用低劑量的 Fenton 試劑以降低水中有機物的水溶性，促進(jìn)助凝，采用氧化-磁種混凝-高梯度磁分離技術(shù)對印染廢水的處理進(jìn)行了研究。其中印染廢水色度為800倍、COD為565.0mg/L，成分復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)，磁粉加入量并非越多越好，從處理效果看，當(dāng)磁粉加入量達(dá)150～200mg/L時，色度和COD去除率趨于平穩(wěn)，都優(yōu)于國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

　?。?）用于煉油廠廢水處理

　　美國帕特基斯等利用高梯度磁分離技術(shù)處理煉油廠廢水處理場API型油水分離器出水［27］，處理結(jié)果見表2。當(dāng)油水分離器出水用常規(guī)的空氣浮選裝置（A FU）處理時，油質(zhì)量濃度降至53～121 mg/ L，懸浮物降至42～44 mg/ L。當(dāng)同樣的出水經(jīng)磁場強度為1.9 T的高梯度磁分離器處理后，盡管沒有加磁種和混凝劑，但水質(zhì)明顯改善， 油質(zhì)量濃度降至23 mg/ L，懸浮物質(zhì)量濃度降到5～7mg/L。在應(yīng)用磁種并在較低的磁場強度下（約0.2 T）運轉(zhuǎn)時， 出水水質(zhì)也得到改善。最好的結(jié)果是除投加磁種外，再加混凝劑，出水油質(zhì)量濃度可降至5～20mg/L，懸浮物質(zhì)量濃度降至1～5 mg/L，酚質(zhì)量濃度降至0.26 mg/L。含酚量的明顯降低可能是由于酚為強極性化合物，它優(yōu)先吸附于磁種表面，而在高梯度磁分離器中被去除。

　　3）用于城市污水處理

　　城市污水中含有大量的非磁性污染物，采用高梯度磁分離技術(shù)處理城市污水時，需投加磁種與混凝劑。污水首先流經(jīng)格柵，用以去除粒徑大于200μm的粗顆粒。然后流入絮凝池，在其中加入磁種和適當(dāng)?shù)幕炷齽?，再通過高梯度磁分離器，能去除污水中的懸浮物、色度、濁度、磷酸鹽、細(xì)菌和多種重金屬懸浮體等美國麻省理工學(xué)院的研究者對城市污水投加Fe3O4和硫酸鋁，進(jìn)行高梯度磁分離處理，獲得良好的效果。

　?。?）燃煤脫硫

　　燃煤中一般含有1%～4%的硫，它們在燃燒過程中主要以二氧化硫的形式排放到大氣中，嚴(yán)重污染環(huán)境和空氣。煤中的硫以硫鐵礦、硫酸鹽和有機硫三種形態(tài)存在。硫化亞鐵正是硫鐵礦的主要成分，硫鐵礦平均約占總硫量的70%，硫酸鹽只占總硫量的一小部分。硫鐵礦和硫酸鹽是弱磁性，煤本身是逆磁性的，硫化亞鐵具有順磁性，故可利用磁性的差異用高梯度磁分離裝置將其除去。

　　高梯度磁分離器可以將總硫由1.3%降到0.8%，煤的回收率約為80%，在大規(guī)模生產(chǎn)過程中，如果從經(jīng)濟上考慮，這種方法要比其它方法得到清潔煤或者從煙道中除去硫的費用節(jié)省得多，因為這是從預(yù)防的角度出發(fā)來直接進(jìn)行的，而從煙道中對煙氣進(jìn)行除塵脫硫一體化是從治理的角度所采取的間接補救措施。

　　近年來中國礦業(yè)大學(xué)一直在國際選煤科技前沿領(lǐng)域開展研究，關(guān)于高梯度磁分離脫硫的研究已完成半工業(yè)性試驗，證明黃鐵礦硫可以從1.26%降至0.6%，現(xiàn)已設(shè)計出處理能力為10t/h的高梯度磁分離器。青島建筑工程學(xué)院使用“GC1060-150S-3”A型高梯度磁分離器的探索性試驗表明，高梯度磁分離法脫硫效果明顯。

　?。?）高梯度磁場磁濾除菌

　　高梯度磁場磁濾除菌主要通過在投加混凝劑前投加磁鐵粉，然后再通過高梯度磁濾器，細(xì)菌的滅殺率達(dá)到99%以上，而不添加磁粉時，除菌率達(dá)90 %。添加的磁粉為細(xì)菌、病毒、藻類、微量有機物和很多其他致色成分提供了有效的吸附表面，并成為絮凝體或絮凝晶核。當(dāng)凝絮物通過磁濾器鋼毛濾層時被吸附，從而使細(xì)菌、病毒、藻類等和水分離。

　　高梯度磁場磁濾除菌作為飲用水的殺菌消毒深度處理技術(shù)，與其他消毒劑相比，主要優(yōu)點是不產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品，且簡單容易、費用低。目前所用的消毒劑都是利用它的高度氧化性來消毒除菌，但存在的問題是，消毒劑高度的氧化性同時也氧化水中微量有機物而產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)品。如氯氣作為飲用水消毒劑殺菌氯化時，與水中腐殖酸和黃腐酸以及其他微量有機物反應(yīng)產(chǎn)生三鹵甲烷（THMs）和其他鹵代烴化合物，這些化合物是多種疾病的致病因子;消毒劑ClO2 必須現(xiàn)場制備，現(xiàn)場使用，操作不方便，且ClO2處理時會產(chǎn)生ClO-2，ClO-3等有機和無機氧化物，對它們的毒理存在著爭論;臭氧消毒，水中大的有機物分子破裂成較小的有機物分子（如甲醛、丙酮酸等）對人體有害，如甲醛是致癌物質(zhì);紫外線消毒也有類似問題，且處理費用高。高梯度磁場磁濾除菌技術(shù)在小型的水處理設(shè)施方面有著很好的發(fā)展前景.