中國是一個缺水嚴重的國家，在水資源日趨緊張的同時，主要水系的水體又都遭到不同程度的污染，水污染防治工作日益得到國家的重視和支持，特別是節(jié)能降耗的污水處理新技術(shù)。超導磁分離技術(shù)就是其中之一。

磁分離技術(shù)最早應(yīng)用于選礦和瓷土工業(yè)，1960 年前蘇聯(lián)首次用磁凝聚法處理鋼廠除塵廢水。但是永久磁鐵或電磁鐵的磁場強度有限，對于弱磁性顆粒處理效果不理想。近年來國內(nèi)外研究人員嘗試采用超導磁分離技術(shù)分離磁性雜質(zhì)，超導磁分離法與傳統(tǒng)的化學法、生物法以及普通電磁體磁分離相比，具有投資小、占地少、耗電量小等優(yōu)點。占地方面，場強可達3~5 特斯拉的超導磁體，加上相應(yīng)的制冷設(shè)備等，占地不超過20m2。能耗方面，由于超導材料無電阻，超導磁體幾乎不消耗電能， 僅維持低溫的制冷機耗電，一天耗電量不超過100kW·h。成本方面，3~5特斯拉的超導磁體大約150 萬元， 對于每天千噸級處理規(guī)模的設(shè)備，投資小于200 萬元。因此超導磁分離技術(shù)，對于污水處理來說，是一種極具潛在應(yīng)用前景的技術(shù)。研究結(jié)果表明超導磁分離技術(shù)對于富含氧化鐵雜質(zhì)的鋼廠廢水磁分離凈化的效果明顯， 然而該技術(shù)只能分離水中的磁性污染物，對于石油采出水、造紙、化工、制藥、食品等工業(yè)廢水以及城鎮(zhèn)生活污水，由于這些廢水中的有毒有害物質(zhì)大多為有機物， 本身沒有磁性，用磁分離無法有效分離。

中國科學院理化技術(shù)研究所李來風研究員提出了等離子鍍膜改性磁種用于超導磁分離技術(shù)，可有效解決以上問題。首先設(shè)計一種外置線圈、由射頻電源供電的等離子體有機聚合裝置，通過該裝置對磁種顆粒材料進行表面等離子有機聚合改性，改性后的磁種形成各種所需的表面官能團，這些活性基團可與污水中非磁性有害物質(zhì)絮團，再通過超導磁體的強磁場來實現(xiàn)分離廢水中污染物，實現(xiàn)工業(yè)污水的達標排放。李來風研究員及其研究小組對絮團機制進行了初步探討，認為磁種作為電解質(zhì)削弱了污染物表面的雙電層，通過靜電吸附作用以及架橋、網(wǎng)捕作用使污染物形成絮團。經(jīng)過調(diào)整磁種表面官能團種類，可使該技術(shù)適應(yīng)于不同種類的污水處理。同時使用過的磁種還能通過脫附，重復(fù)使用。

在超導磁分離污水處理技術(shù)中，高效磁種的研制是關(guān)鍵。要達到良好的污水處理效果，要求磁種材料具有： ①盡可能高的體積磁化率，以得到較好的磁響應(yīng)；②盡可能低的矯頑力，減輕無外磁場時的團聚；③適當?shù)牧剑叫t表面積較大，活性較高，能較好地與污水中污染物結(jié)合， 但粒徑太小則會影響磁化率，同時使用時損耗也大，不利于回收和重復(fù)使用；④化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易被腐蝕；⑤表面用適當方式改性，使得磁種能更好地與污染物結(jié)合，并且通過用不同方式的表面改性來實現(xiàn)處理不同類型的污水。

李來風研究員領(lǐng)導的研究小組成功地在Fe3O4顆粒外鍍有機功能薄膜， 膜厚控制在1～15nm，且分散性良好，采用此磁種進行造紙和石油采出水處理實驗， 污水COD 值和濁度較處理前有顯著降低。本期刊登了一組關(guān)于“污水污泥綜合利用中的新材料與新技術(shù)”專題文章，封面為超導磁分離技術(shù)的磁種子———Fe3O4覆膜納米顆粒表面的結(jié)構(gòu)示意圖，由孫正濱提供，嚴佳君設(shè)計。

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