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李来风团队在超导磁体装配现场 。
占地仅200平方米 ， 日处理污水5000吨 ， 水质达到国家一级A类标准 。 在浙江省桐庐县下洋洲排涝站 ， 浑浊的污水流经“神秘”蓝色集装箱后变得十分清澈 ， 令其发生改变的就是超导技术 。
“与传统污水处理技术相比 ， 超导技术处理污水占地更少、效率更高、速度更快、费用更低、产生的二次污染物更少 。 ”中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）研究员、低温材料及应用超导研究中心主任李来风告诉《中国科学报》 ， 而蓝色集装箱正是他们所研制的一体化超导污水处理设备 。
逐步实现应用
医用核磁共振成像仪是超导技术应用的典型 。 “超导的优势是其零电阻 ， 可以产生很强的磁场 。 ”李来风说 。
【处理|“卤水点豆腐” 污水变清流】他解释道：“传统磁体分为普通电磁体和永磁体 ， 普通电磁体的磁场强度若要达到几个T（特斯拉）是很难的 ， 因为导线电阻发热 。 目前 ， 永磁体最大的磁场强度在1T左右 ， 还是在两块磁体离得比较近的前提下 。 而超导磁体可以很容易获得3T甚至更高的磁场 ， 磁场空间范围大 ， 耗电量小 ， 几乎不发热 。 ”
早在20世纪70年代 ， 国内外就开始探索超导磁分离污水处理技术 。 由于磁体需要在零下269℃的低温下才能实现超导 ， 而当时的技术手段主要是液氦冷却 ， 装置庞大 ， 系统运行可靠性很低 ， 难以实现工业应用 。
随着小型制冷技术的突破和材料科学发展的进步 ， 近十几年 ， 超导磁分离技术在水处理领域的应用逐渐成为可能 。 李来风说：“该技术也被认为是继超导磁体在‘医用核磁共振成像谱仪、矿物磁性杂质分离’后 ， 又一项实现超导工业应用的技术 。 ”
在李来风看来 ， 超导技术处理污水的过程 ， 好比“卤水点豆腐” 。
首先 ， 针对污水、废水中的不同污染物类型 ， 科研人员在水中预先加入带有不同官能团的磁种颗粒 ， 通过静电吸附、氢键、离子交换作用、范德瓦尔斯力、配位作用、共沉淀等机制 ， 将水中无磁性的污染物与磁种结合 ， 使污染物聚集并带有磁性 。
其次 ， 当污水流经超导磁体腔体内聚磁介质产生的大范围高梯度可控磁场 ， 利用磁力对污染物进行深度捕捉去除 ， 从而实现水体净化的效果 。 另外 ， 污水处理所使用的磁种颗粒材料还可以回收循环使用 。
打开一扇新窗
中国工程院院士王浩在该项目鉴定会上指出：“该技术实现了从‘0’到‘1’的突破 ， 为水污染处理行业 ， 特别是‘疑难杂症’的水污染处理打开了一扇新的窗户 。 ”
目前 ， 我国污水治理常用的传统技术如絮凝沉淀法、生化法和气浮法以及永磁铁制备的磁鼓分离法等 。 这些方法存在占地面积大、处理效率低、二次污染等问题 ， 成为污水处理一直以来难以突破的“天花板” 。
李来风团队研发的一体化超导污水处理技术可谓捅破“天花板” 。 “只需微絮凝即可实现分离目的 ， 不仅减少30%～50%的絮凝剂使用量 ， 还降低二次污染 ， 减少污泥的产生 ， 节省污水处理成本 。 ”
2006年以来 ， 在国家“863”项目等的支持下 ， 李来风团队开始探索超导处理污水技术 ， 研究的初衷很简单：“水污染不仅对环境有很深的危害 ， 也影响着我们的子孙后代 。 我们当初没想过要靠这个技术赚钱 ， 只是单纯地希望让企业用上 ， 治理好水污染问题 。 ”
直冷式大口径超导磁体的均匀快速降温 ， 高梯度磁场的设计和优化 ， 自动化连续分离系统的开发 ， 水处理运行参数优化……团队啃下一个又一个“硬骨头” 。 为了得到宝贵的设备数据 ， 李来风团队在理化所廊坊园区搭建了简易的中试试验棚 ， 一年四季、不分昼夜地运行并优化设备 。
2017年 ， 理化所联合杭州富士达科技股份有限公司 ， 入股成立了杭州中科凯凌科技有限公司（以下简称中科凯凌） ， 超导磁分离污水处理技术正式走向产业化 。
桐庐生活污水治理项目、东莞石马河流域治理项目、宣钢焦化废水提标改造项目 ， 山西太原晋源区流域治理项目……短短3年时间 ， 一体化超导水处理设备便“开花结果” 。
“转化”和“重合”
利用超导技术进行污水处理在国内并不多见 。 李来风告诉采访人员：“超导磁分离污水处理技术涉及多个学科领域 ， 既要对磁种材料了解 ， 又要对超导技术/低温技术和污水处理行业了解 。 ”
李来风认为 ， 超导技术“联姻”污水处理 ， 彻底的融合至关重要 。 “不仅要将超导技术融入到水处理行业中 ， 在满足各类污水处理需求的同时 ， 还要具备与本行业各种污水处理技术相互配合和促进的能力 。 ”
在产业化初期 ， 李来风要求团队抛开已有成绩 ， 以“空杯心态”潜心深入研究 ， 对50多种水质水样进行了超导磁分离处理试验 ， 摸索处理参数并验证处理效果 。 为寻求各类污水更优的解决方案 ， 李来风团队还把超导水处理技术与生化法、膜法、臭氧氧化法等水处理技术进行对比试验和配合试验 。
李来风坦言 ， 科技成果产业化的关键 ， 要以“用”为出发点和落脚点 ， 克服一般科技型公司重科研、轻产品、轻经营的弱点 ， 直面市场需求 ， 避免技术创新的盲目性 ， 从而大幅缩减产品研发到商品化、市场化的周期 ， 有效降低技术创新风险和成本 ， 提升技术创新效率 。
如何身兼科研和经营的双重角色？李来风研发团队成员、中科凯凌总经理蔡方硕认为 ， 要注重两者的“转化”和“重合” 。
“在核心技术攻关和公司创立初期 ， 研发是工作重心 ， 管理是研发的有效保障；在市场开拓和推广阶段 ， 经营是工作重心 ， 研发是核心竞争力 。 ”实际上 ， 这种“转化”不仅对蔡方硕提出了要求 ， 也对整个技术团队提出了考验 ， 两年的理念融合为产品快速打入市场奠定了基础 。
在蔡方硕看来 ， 研发和经营在科技成果产业化中是“重合”、密不可分的两部分 ， “除了在企业文化塑造上要强调两者的重要作用 ， 还要看重两种人才的融合 ， 技术人员要考虑市场需求 ， 经营人员要提高技术和知识水平” 。
随着国家对水处理领域各项规定及政策的颁布 ， 超导磁分离污水处理技术迎来非常好的发展时机 ， 目前已进入业绩增长期 。 李来风表示：“未来 ， 我们将以‘直销+代理+租赁’的多样化方式 ， 实现产品的快速推广 ， 并加强与具有相关经验的企业合作 ， 争取在达产5年后在国内占据一定的市场份额 。 ”（田瑞颖）
[责任编辑: 张梦凡 ]
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