磁分离技术

磁分离技术什么是磁分离技术更新时间：08-4-817:22磁场本身是一种具有特殊能量的场，经磁场处理过的水或水溶液，其光学性质、导电率、介电常数、粘度、化学反应及表面张力和吸附、凝聚作用及电化学效应等方面的特性都产生了可测量的变化，并且当撤掉磁场后，这种变化能保持数小时或数天，具有记忆效应。由于这些现象的存在，多年来磁技术一直是研究热点。磁分离技术是将物质进行磁场处理的一种技术，该技术的应用已经渗透到各个领域，该技术是利用元素或组分磁敏感性的差异，借助外磁场将物质进行磁场处理，从而达到强化分离过程的一种新兴技术。随着强磁场、高梯度磁分离技术的问世，磁分离技术的应用已经从分离强磁性大颗粒到去除弱磁性及反磁性的细小颗粒，从最初的矿物分选、煤脱硫发展到工业水处理，从磁性与非磁性元素的分离发展到抗磁性流体均相混合物组分间的分离。作为洁净、节能的新兴技术，磁分离将显示出诱人的开发前景。近几年磁力分离法已成为一门新兴的水处理技术。磁分离作为物理处理技术在水处理中获得了许多成功应用，显示出许多优点。磁分离利用废水中杂质颗粒的磁性进行分离，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性。借助外力磁场的作用，将废水中有磁性的悬浮固体分离出来，从而达到净化水的目的。与沉降、过滤等常规方法相比较，磁力分离法具有处理能力大、效率高、能量消耗少、设备简单紧凑等一系列优点，它不但已成功应用于高炉煤气洗涤水、炼钢烟尘净化废水，轧钢废水和烧结废水的净化，而且在其它工业废水、城市污水和地皮水的净化方面也很有发展前途。磁分离技术的基本原理更新时间：08-4-817:03磁分离技术应用于废水处理有三种方法:直接磁分离法、间接磁分离法和微生物—磁分离法。利用磁技术处理废水主要利用污染物的凝聚性和对污染物的加种性。凝聚性是指具有铁磁性或顺磁性的污染物,在磁场作用下由于磁力作用凝聚成表面直径增大的粒子而后除去。加种性是指借助于外加磁性种子以增强弱顺磁性或非磁性污染物的磁性而便于用磁分离法除去;或借助外加微生物来吸附废水中顺磁性离子,再用磁分离法除去离子态顺磁性污染物。磁分离技术是借助磁场力的作用，对不同磁性的物质进行分离的一种技术。一切宏观的物体，在某种程度上都具有磁性，但按其在外磁场作用下的特性，可分为三类：铁磁性物质、顺磁性物质和反磁性物质。其中铁磁性物质是我们通常可利用的磁种。各种物质磁性差异正是磁分离技术的基础。磁分离法按装置原理可分为磁凝聚分离、磁盘分离和高梯度磁分离法三种。按产生磁场的方法可分为永磁分离和电磁分离（包括超导电磁分离）。按工作方式可分为连续式磁分离和间断式磁分离。按颗粒物去除方式可分为磁凝聚沉降分离和磁力吸着分离。磁分离技术分类更新时间：08-4-817:061磁凝聚法磁凝聚法是促使固液分离的一种手段,是提高沉淀池或磁盘工作效率的一种预处理方法。根据斯托克斯定律,利用磁盘吸引磁性颗粒,颗粒越大所受到的磁力越大,越易被磁盘吸着去除。废水通过磁场,水中磁性颗粒被磁化,形成如同具有南北极的小磁体。由于磁场梯度为零,因此它受到的大小相等方向相反的力的作用,合力为零,颗粒不被磁场捕集,但颗粒之间却相互吸引,聚集成大颗粒。当废水通过磁场以后,由于磁性颗粒具有一定的矫顽力,因此能继续产生凝聚作用。对于钢铁废水,通过预磁处理,一般沉降效率可提高40%—80%。磁凝聚法的特点是:(1)可节省大量用于化学絮凝的药剂以及相应的贮存、制备和投加设备。(2)用永久磁铁时,只需一次投资,不需日常管理费用,不消耗能源。用电磁处理每m3废水也只需0.001—0.003kWh,电耗甚少。(3)效果稳定,不需要复杂的操作管理。(4)没有二次污染,不增加废水的含盐量,有利于水的循环利用。(5)与用化学药剂比,污泥体积较少,容易脱水,污泥可回收利用。2磁盘法磁盘法是借助磁盘的磁力将污水中的磁性悬浮颗粒吸着在缓慢转动的磁盘上,随着磁盘的转动,将泥渣带出水面,经刮泥板除去,盘面又进入水中,重新吸着水中的颗粒,如此周而复始。为提高处理效果,应提高磁场强度、磁力梯度和颗粒粒径。因而,磁盘常常与磁凝聚或药剂絮凝联合使用。磁盘法的特点是:(1)效率高,净化时间短。处理钢铁废水时,废水在磁盘工作区间仅需停留2—5s,通过全部流程仅需2min左右,净化效率可达到94%—99.5%。(2)占地面积小,只需一般沉淀池的5%左右。(3)处理后污泥含水率低,易脱水。(4)磁盘及其附属设备构造简单,运行可靠,维护方便,但刮泥方法尚需改进。3高梯度磁分离法高梯度磁分离器以高饱和磁密不锈钢聚磁钢毛为介质,当废水中的污染物对钢毛的磁力作用大于其粘性阻力和重力作用时,污染物被截留在钢毛介质上,在切断磁路后,磁力消失,被钢毛介质捕集到的污染物用水或气水反冲洗下来,从而达到从废水中去除污染物的目的。产生高梯度磁场不仅需要高的磁场强度,而且要有恰当的磁性介质。可作介质的有:不锈钢毛、软铁制的齿板、铁球、铁钉和多孔板等。与传统的磁分离器相比,高梯度磁过滤装置的分离速度快,分离效率高,在水处理、大气除尘等环境保护领域应用广泛,对水中各种悬浮物、重金属离子、油污、细菌、藻类、色度、浊度、有机物以及放射性污染物等的去除都比较有效。4超导磁分离法超导体在某一临界温度下,具有完全的导电性,也就是电阻为零,没有热损耗,因而可以用大电流,从而得到很高的磁场强度。如用超导可获得磁场强度为2T的电磁体。此外,超导体还可获得很高的磁力梯度。超导电磁过滤器的特点是:可以获得很高的磁场强度和磁力梯度,电磁体不发热,电耗较少,运行费较低,能制成可以连续工作的磁过滤器。磁分离技术的特点更新时间：08-4-817:12优点：1、磁分离技术处理效率高该技术处理废水速度快、处理能力大，且不受自然温度的影响，对其他分离方法难以除去的极细悬浮物及低浓度的废水具有很强的分离能力。特别是高梯度磁滤分离器的过滤速度是一般处理用的高速过滤机的10~30倍，相当于沉淀池的100倍。2、磁分离设备体积小、结构简单、维护容易、费用低、占地少如高梯度磁分离设备，容易实现自动化;工作高度可靠，维修量适中;占地少，以普通快滤池为例，磁滤器占地面积仅为其1/6，土建量也很少，可以大大缩短建设周期。因此，磁滤器特别适合中小型水厂及土地资源比较紧张的城镇采用。3、利用高梯度磁滤法，可去除那些耐药性和毒性很强的病原微生物、细菌以及一些难降解的有机物等。有研究表明，磁场力可使病原微生物、细菌等细胞内的水和酶钝化或失活，从而它们被杀灭，通过磁滤达到去除的目的，而且不产生有害的副产品。与用氯或氯制剂消毒相比，该磁分离技术不会产生废水是的有机物与氯反应产生三卤甲烷(THMs)和其他卤代烃化合物，这些化合物是多种疾病的致病因子。4、运行费用相对较低对于中小型水厂而言，采用磁滤处理装置(过滤部分)与传统工艺(滤池部分)相比，增加的运行费用(运行时按投加铁粉考虑，回收率按80%计算)为0.49元/m3(试验设备按单独定制，造价比批量生产要高得多)，但磁滤器对水中有机物的去除效果远高于传统工艺，且能去除藻类，出水水质优于砂滤池出水。存在的问题磁分离技术处理废水存在如下的技术难度和局限性：1、介质的剩磁使得磁分离设备在系统反冲洗时，难以把被聚磁介质所吸附的磁性颗粒冲洗干净，因而影响着下一周期的工作效率。2、为了提高磁场梯度，必须选择高磁饱和度的聚磁介质，对聚磁介质的选择具有一定的技术困难，且增加运行的费用。尽管磁分离技术是一种简易可行且处理效率高的水处理技术，由于上述技术难度和局限性有待继续研究克服。因此，在实际应用中影响着它的广泛应用。什么是磁种强化更新时间：08-4-813:54不同性质的水质选用磁分离技术时需要的条件也不同，钢铁工业废水中具有磁性的污染物，可以直接用磁处理方法除去。但更多的污染物本身没有磁性，如要用磁处理法，就要投加“磁种”，增加体系的磁化率，以强化分离效果。这种经过特殊处理的磁性种子投入之后，在废水中起着“核心”的作用，使废水中的杂质与磁种之间通过粒子或分子之间的亲和作用，吸附在磁种上，然后通过磁分离装置高效快速地除去废水的污染物。磁种性质与价格直接关系到技术的可行性，是影响磁分离性能与运行费用的重要因素。可用铁粉、磁铁矿、磁-赤铁矿、赤铁矿微粒，以及具有磁矩的细菌(吸附铁磁性离子)来做磁种。郑学海等开发的廉价磁种以炼钢厂排放的烟尘和气溶胶凝聚物通过静电除尘后的“红土”状细粉为原料，其化学成分含铁量很高。与商品磁粉相比，这种“红土”磁种在投加量、COD去除率、SS残留和吸着分离能力等方面均无差别，而在分散性、无需回收和价格低廉等方面更具有明显特点。郑必胜等采用的“包胶磁粉”具有可再生的特点。这种磁种是在磁性粉末Fe3O4颗粒表面包裹上一层氢氧化铁胶，磁种的性质主要取决于氢氧化铁胶的性质。氢氧化铁具有两性特性。当溶液为酸性时，磁种表面带正电荷，此时，由于异性电荷的亲和吸附作用，它可以吸附废水中大量带负电荷的混浊物颗粒和胶体等各种杂质;再利用高梯度磁分离器就能快速分离得到清净的水。当溶液为碱性时，磁种表面带负电荷，由于同性电荷相斥，此时表面带负电荷的杂质污染物就会脱离磁种，进入溶液中。这样，磁种便获得再生，并可以反复多次使用。此外，王龙贵从粉煤灰中回收磁珠并用于含磷废水处理，达到“以废治废”的目的，且废水中磷的去除率较传统工艺效率高，速度快，亦为可行之计。除文中所述磁种对污染物的吸附功能外，其他磁性颗粒(如软锰矿和磁黄铁矿等)对某些污染物也有很好的吸附功能。研究各种磁性物质对污染物的吸附性能及其可选性，将会扩大磁种来源及该工艺。磁分离器更新时间：08-4-817:001圆盘磁分离器圆盘磁分离设备的工作原理是在非磁性的圆板上嵌进永久磁铁，将数块同样的圆板以一定的间隔装在同一轴上。当废水进入装置时，废水中的磁性粒子被圆盘板边上的磁铁所吸附而被捕。随着圆盘的旋转，被捕集的磁性粒子从水中进入空间，再由刮板刮下来。圆盘磁分离器装置简单，所需要的电力仅仅是圆板旋转的动力，具有耗电小的优点。但由于磁场弱，磁场梯度小，因而分离弱磁性的或直径为微米级的颗粒就有困难。园盘磁分离器与高梯度磁分离器相比在添加强磁性粒子作为磁种时，必须添加更多的磁性粒子。2高梯度磁分离器高梯度磁分离技术适用于具有一定粒度和磁性的固体颗粒的多相分离。被分离的颗粒在磁场中受到它本身的重力、磁场力、流体粘滞力、流体惯性力以及分子间的引力等力的作用，其中除了磁场力对分离有贡献外，其它几个力的合力效应对分离起反作用，因此，要使颗粒在磁场中顺利地被捕获分离，其所受到的磁场力要大于其它几个力的合力，也就是说，颗粒受到的磁场力越大，则被磁分离器抓住分离的可能性也就会越大，分离效率也就越高。高梯度磁分离器如图所示，在一个电磁场中置入一个装有不锈钢丝绒的容器就可构成高梯度磁分离器。因为不锈钢丝绒的导磁率非常强，所以磁力线基本上集中从钢丝绒内通过，于是在钢丝绒表面的附近形成一个磁力线密度衰减，从而形成一个强的磁场强度梯度这样，当要被分离的颗粒在通过这些钢丝绒附近时，就会受到很强的磁场力的吸附作用，使之与体系分离。一个磁分离器的生产能力和运行周期主要由所要求的分离指标来确定，但同时受到操作条件的影响；通过受到操作条件的影响;通过研究磁分离器中颗粒的捕集行为，得出颗粒在过滤芯磁性不锈钢丝绒上的吸附为“多层吸附”。并且他们还发现随着磁场强度的增大，磁分离效率提高;在相同的磁场强度下，磁性强弱不同的粒子分离效率具有显著的差异，弱磁性的粒子要在很强的磁场下才能得到分离;对于同种特质，颗粒大的粒子比颗粒小的粒子更易分离，含有铁、铜等金属氧化物的废水可通过高梯度磁分离器直接过滤进行处理，而通过加入“磁性种子”进行强化，高梯度磁分离技术可以有效地处理有机工业废水。过滤器填料影响磁场强度，进而对分离效果产生影响，选用磁性较强的材料作过滤填料对分离更为有效，但实际应用中以磁性不锈钢为宜，填料越细、填充度越高，分离效率越好，一般填充度以5%~10%为宜。二级磁分离技术处理工业废/污水的方法更新时间：08-4-814:27它包括以下步骤：磁