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。
該技術(shù)是由此中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所李來(lái)風(fēng)研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組通過(guò)與東北大學(xué)和沈陽(yáng)水務(wù)集團(tuán)有限公司水業(yè)技術(shù)研發(fā)中心合作共同完成，研究報(bào)告刊登于《科技導(dǎo)報(bào)》雜志2009年第3期，題為"超導(dǎo)磁分離及在造紙廠污水凈化中的應(yīng)用研究"，此研究得到國(guó)家科技部十一五863計(jì)劃和中科院海外杰出學(xué)者基金資助。
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。因此開(kāi)展新型、高效、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。
采用超導(dǎo)磁體分離礦石、煤、高嶺土等固體物質(zhì)中磁性雜質(zhì)在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用，但用于廢水分離凈化尚少涉及。主要原因是對(duì)于廢水中的有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物，由于這些污染物本身沒(méi)有磁性，靠磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸引力無(wú)法分離。2005年日本大阪大學(xué)Nshijima研究組最早開(kāi)始超導(dǎo)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(xué)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(yù)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(zhì)和Fe3O4磁性顆粒一起絮凝，這樣通過(guò)超導(dǎo)磁體吸引分離。盡管分離效果很好，但由于還需加入有機(jī)絮凝劑，沒(méi)有完全擺脫因有機(jī)絮凝劑的加入帶來(lái)的二次污染，此外超導(dǎo)磁體冷卻采用的是液氦浸泡冷卻，對(duì)于我國(guó)，氦資源貧乏，這將導(dǎo)致大規(guī)模應(yīng)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(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)極具潛在應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。
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