磁分离技术的原理及分类

磁分离技术的原理及分类

作者：一新祥宇

磁分离技术的原理

废水中的污染物种类很多，对于具有较强磁性的污染物，可直接用高梯度磁分离技术分离;对于磁性较弱的污染物可先投加磁种(如铁粉、磁铁矿、赤铁矿微粒等)和混凝剂，使磁种与污染物结合，然后用高梯度磁分离技术除去。磁分离的物理作用基本原理就是通过外加磁场产生磁力，把废水中具有磁性的悬浮颗粒吸出，使之与废水分离，达到去除或回收的目的。为了分析方便，我们把废水中微小的磁性悬浮颗粒看作直径为d的球形物体，其密度为ρ，质量为m，由物理力学知识，磁性颗粒在磁场中受力分析见图1所示。

其中 Fg——为重力, Ff——为浮力, Fp——为流体阻力, Fz——为磁力。

通过对以上磁性颗粒的受力分析可知，影响磁场捕获磁粒的主要因素有磁场力、悬浮颗粒的磁化率、悬浮颗粒粒径、水流速度与接触面积等。磁分离技术应用于废水处理3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。郑必胜等人对磁分离技术的基础理论问题进行了研究。

磁种的制备方法是：先将Fe2O3磁粉进行硅烷化处理，即用γ—氨基丙基三乙氧基硅烷作偶联剂，它的V基团首先水解成硅醇，然后硅醇脱水与Fe2O3中的Fe原子耦合Fe2O3，表面被包了一层单分子层的硅烷偶联剂，再用戊二醛活化，从而得到具有特殊吸附功能的种。磁种表面的醛基靠共价键和废水中的胶体、悬浮物、蛋白质、脂肪、磷酸盐等结合在一起，在进行高梯度磁分离时，就能够在过滤器中将带有杂质颗粒的磁粉捕获，从而达到分离的目的。通过改变溶液体系的pH值，可以强化分离效果。

磁分离技术分类

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.