工业废水处理超导磁分离工艺

今年2月20日在江苏盐城发生的水污染事件，就是因为被评为盐城市“十大标兵企业”的标新化工有限公司偷排30吨含酚钾盐废水，导致20万居民饮用水污染，给人民生活和环境造成危害。

■专家解读

解读人：李来风（中科院理化所研究员、博导）

关键点：穿脱“西服”的“磁种子”

李来风：工业废水主要来自化工厂、制药厂、造纸厂、纺织厂、发酵工业、医院、重金属工业等，其中以医药、化工和造纸行业的废水排放量最大。污水里的污染物无外乎无机、有机酸碱盐离子，或者高分子有机物。值得注意的是，这些污染物本身并没有磁性，磁铁是无法吸出无磁性的东西。

这个时候就需要用到“磁种子”，就是带有磁性的铁磁颗粒。让污染物吸附在“磁种子”上，然后被磁铁吸出，就达到了净化废水的效果。最简单的“磁种子”，就是四氧化三铁。

然而，“磁种子”进到污水里去，怎样去吸附有机的东西？吸不住怎么办？

日本人想到了一个办法———加入絮凝剂。絮凝的污染物与“磁种子”包裹在一块，通过磁场带出。可是絮凝剂本身就是络合物，还是会造成二次污染。

我们想到，在“磁种子”表面上聚合一层有机物，形成各种表面官能团，这些活性基团与污染物链接，然后再把“西服”（即吸附，由于李来风多少带些口音，笔者乍听成了“西服”）脱掉，这样“磁种子”还可以继续使用。这一灵感来自于医学上使用的靶向药物，通过磁场导向，将带有药物的磁性颗粒引导人体指定部位然后释放，好比定向炸弹。

通过研究废水成分，多数工业废水中的污染物就是这些，经过调整“磁种子”表面官能团种类，可适用于多种废水处理。

多数离子性污染物有极性，可以吸附在各种官能团上，可某些重金属污染物却不能被吸附，对此，我们想到给“磁种子”穿上一层纤维素的外衣，这些纤维素便可以吸附重金属，同样，这样的“磁种子”脱了“西服”也可以重复使用。

突破点：成本与体积的节省

李来风：传统的工业废水处理方法主要有化学法和生物化学法，这些方法的问题在于投资大、运行成本高、反应时间长、占地面积大、能耗高等。

超导磁分离处理废水设备的体积非常小，比如场强可达三至五特斯拉的磁体，加上相应的制冷设备加起来占地不过20平方米。

能耗方面，当电流达到100—200安培时，其电压很低，只有1—2伏，所以总功率相当于一两百瓦。超导磁体需要低温维持，制冷设备的压缩机功率在八九千瓦，而温度到了就不再需要额定功率运行。据估算一天耗电量小于一百摄氏度，

成本方面，超导磁体是个很成熟的技术，3到5特斯拉的超导磁体，大约需要150多万，孔径在10厘米左右，一天处理一千多吨废水，问题不大。设备都是一次性投资，磁种子材料也没有多贵。也就是说每天千吨级的处理规模投资小于200万元。

将超导磁分离技术应用在废水处理，这个技术在国内算是一种新技术。与传统的化学、生物处理法相比，单位面积小，反应时间短，处理周期短。占地仅为传统污水处理的1％，整个系统紧凑，可以灵活运输，特别适合中小型企业的污水处理。