一、磁核的作用

利用磁分離技術(shù)處理污水，其前提是污水中的顆粒需具有一定的磁性。而實(shí)際上除了鋼鐵行業(yè)廢水外，鮮有哪種污水是含有磁性物質(zhì)的。因此通常需要對于非磁性或弱磁性污染物污水投加磁核，然后利用絮凝技術(shù)使非磁性污染物與磁核結(jié)合在一起，然后單獨(dú)利用磁分離技術(shù)或絮凝沉降聯(lián)合高梯度磁分離技術(shù)分離凈化廢水。這類技術(shù)被人們稱為“磁核絮凝”或者“磁加載磁分離”技術(shù)。

下圖是一種常見的此類廢水的處理工藝（CoMagTM）流程，運(yùn)用了HGMS技術(shù)。因?yàn)镠GMS裝置需要反洗，負(fù)荷不能過重，否則反洗頻繁，故在前面設(shè)置澄清池，工藝實(shí)為磁粉加載絮凝沉降，磁核起的作用大部分是加速澄清的“配重”作用以及方便磁鼓回收的“磁核”作用。

二、磁核的選取

磁核材料選取的最基本要求：1具有較強(qiáng)的磁性。2利用磁場作用易于回收重復(fù)利用。根據(jù)以上基本條件我們直接可以選擇常見的Fe粉，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e 3 O 4及其鐵和鐵的氧化物的復(fù)合材料。當(dāng)然我們還可以選擇能夠直接或者間接產(chǎn)生磁性的鈷鎳等過渡金屬及其合金。不過從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性角度上考慮，通常的磁性材料偏向于鐵，鐵氧化物及其相應(yīng)的復(fù)合物，因?yàn)殁掓嚰捌湎鄳?yīng)合金價格遠(yuǎn)高于鐵及其鐵氧化物的價格。

除了經(jīng)濟(jì)性方面的因素，我們還要考慮磁材料的吸附性能因素。如果我們的磁性材料價格優(yōu)廉，并能很好地吸附我們所要去除的污染物。這樣子，我們就可以通過磁場作用，加快污染物的沉淀速度，提高設(shè)備的沉降性能，從而提高污水處理的生產(chǎn)能力。最后還需要考慮的是就是我們所選取的磁性材料易于回收利用，使磁性材料的利用率達(dá)到值，使企業(yè)公司的生產(chǎn)效益達(dá)到水平。

也有很多選用納米類磁性物質(zhì)作為磁核的。這些納米磁性材料由于它們的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，且都有高比表面積，因此其所表現(xiàn)出來的特性（例如熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)和導(dǎo)熱等）往往和該物質(zhì)的宏觀整體狀態(tài)下的性質(zhì)有巨大差異，如有別于常規(guī)磁性材料的理化特性（例如超順磁，高吸附能力）。就如氧化鐵類納米微粒由于具有磁性可控、低毒性和高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，在水處理方面具有天然優(yōu)勢。再如納米零價鐵微粒在處理氯化有機(jī)物，聚氯聯(lián)苯、無機(jī)非金屬離子，重金屬離子等污染物時表現(xiàn)出良好的處理效果 。

但是，現(xiàn)階段納米磁性材料技術(shù)存在著許多亟待解決的問題。例如大規(guī)模工程化應(yīng)用中的磁核回收問題，相對于實(shí)驗(yàn)室級別的回收技術(shù)而言，大規(guī)模工業(yè)回收技術(shù)發(fā)展還不成熟，因此限制了該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。此外，普通的納米磁性材料對單一廢水的處理效果較好，但在處理多組分高濃度廢水時，會遇到處理效果不理想，處理結(jié)果不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此開發(fā)更高效的適用范圍更為廣泛的復(fù)合納米磁性材料將會是日后研究的重點(diǎn)之一。

三、磁核與去除物的吸附

在目前運(yùn)用的磁分離水體凈化技術(shù)中，磁性材料和去除物的吸附基本上采用混凝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)（也有少數(shù)是通過添加具有絮凝功能的特異性磁核，通過磁核表面的特異性基團(tuán)實(shí)現(xiàn)絮凝，來實(shí)現(xiàn)該吸附結(jié)合過程。）。基本操作就是通過對處理的水體進(jìn)行相關(guān)混凝條件的控制，使磁核和混凝劑能夠在投入到廢水中后，較快較高效地進(jìn)行磁性接種與混凝反應(yīng)，并且形成較穩(wěn)定的磁性絮體，該反應(yīng)的主要機(jī)理也就是混凝機(jī)理，主要有電中合作用，吸附架橋作用，壓縮雙電層作用。

（1）電中和作用

電中和作用，是指混凝劑在水中形成帶正電的膠粒，它能和水中帶負(fù)電的膠粒相互吸引從而使彼此的電性中和而凝聚。

（2）吸附架橋作用

一些呈線型結(jié)構(gòu)的高分子混凝劑，以及金屬鹽類混凝劑在水中形成線型高聚物后，均能強(qiáng)烈吸附膠體微粒。當(dāng)吸附的微粒增多時，上述線型分子會彎曲變形和成網(wǎng)。從而起到橋梁的作用，使微粒間的距離縮短而相互粘結(jié)，逐漸形成粗大的絮凝體。這種作用稱吸附架橋作用。

（3）壓縮雙電層作用

水中粘土膠團(tuán)含有吸附層和擴(kuò)散層，合稱雙電層。雙電層中正離子濃度由內(nèi)向外逐漸降低，最后與水中的正離子濃度人致相等。因此雙電層有一定的厚度。如向水中加入電解質(zhì)，其正離子就會擠入擴(kuò)散層而使之變?。贿M(jìn)而擠入吸附層，使膠核表面的負(fù)電性降低。這種作用稱壓縮雙電層。當(dāng)雙電層被壓縮，顆粒間的靜電斥能就會降低。當(dāng)降至小于顆粒布朗運(yùn)動的動能時，顆粒相互吸附凝聚。凝聚顆粒在水的紊流中彼此碰撞吸附，形成絮凝體(亦稱絨體或礬花)。絮凝體具有強(qiáng)大吸附力，不僅能吸附懸浮物，還能吸附部分細(xì)菌和溶解性物質(zhì)。絮凝體通過吸附，體積增大而下沉。

磁粉成核的混凝機(jī)理主要是電中和作用，電中和作用與另外兩種截然不同，這一作用實(shí)際上也可以看成是動電吸引作用，它主要取決于固體粒子與成核粒子本身的表面性質(zhì)，主要包括沉降性能以及表面電荷情況。

目前也有不是直接通過投加磁核和混凝劑來實(shí)現(xiàn)磁性材料與去除物的結(jié)合的工藝。而是采用專門研制的一種專門負(fù)載微生物用的磁核，也即磁性生物載體。該方式類似于污水生物處理中應(yīng)用的生物膜技術(shù)。磁核的作用就等同于生物濾池中的濾料，用于微生物生長棲息，接著通過微生物的生命活動形成具有較強(qiáng)的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。所以這種磁性生物載體具有普通生物膜法中載體的性能，如多孔、吸附性能與生物掛膜性能優(yōu)良、耐沖刷、對生物無毒性、比重略大于1，易于曝氣形成流化態(tài)，同時還具有順磁性，易于磁分離。使用磁性生物載體的比直接使用磁粉的，其生化處理效果更好。