磁分离技术的基本原理

磁分离技术的基本原理

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

1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—0.003 kWh,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—5 s,通过全部流程仅需2 min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2 T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。