中國(guó)是一個(gè)缺水嚴(yán)重的國(guó)家，在水資源日趨緊張的同時(shí)，主要水系的水體又都遭到不同程度的污染，水污染防治工作日益得到國(guó)家的重視和支持，特別是節(jié)能降耗的污水處理新技術(shù)。超導(dǎo)磁分離技術(shù)就是其中之一。

磁分離技術(shù)最早應(yīng)用于選礦和瓷土工業(yè)，1960 年前蘇聯(lián)首次用磁凝聚法處理鋼廠除塵廢水。但是永久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)，是一種極具潛在應(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， 本身沒有磁性，用磁分離無(wú)法有效分離。

中國(guó)科學(xué)院理化技術(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)過調(diào)整磁種表面官能團(tuán)種類，可使該技術(shù)適應(yīng)于不同種類的污水處理。同時(shí)使用過的磁種還能通過脫附，重復(fù)使用。

在超導(dǎo)磁分離污水處理技術(shù)中，高效磁種的研制是關(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，并且通過用不同方式的表面改性來(lái)實(shí)現(xiàn)處理不同類型的污水。

李來(lái)風(fēng)研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成功地在Fe3O4顆粒外鍍有機(jī)功能薄膜， 膜厚控制在1～15nm，且分散性良好，采用此磁種進(jìn)行造紙和石油采出水處理實(shí)驗(yàn)， 污水COD 值和濁度較處理前有顯著降低。本期刊登了一組關(guān)于“污水污泥綜合利用中的新材料與新技術(shù)”專題文章，封面為超導(dǎo)磁分離技術(shù)的磁種子———Fe3O4覆膜納米顆粒表面的結(jié)構(gòu)示意圖，由孫正濱提供，嚴(yán)佳君設(shè)計(jì)。

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