[發明專利]滑軌式氣液界面跳汰磁分選可控裝置

無效

• 申請號: 201110261361.8
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102441488A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 張輝;祁曉月;馬玉濤;戴春愛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B03C1/32
• 分類號: B03C1/32
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及磁性顆粒的分選領域，特別涉及一種滑軌式氣液界面跳汰磁分選可控裝置。

背景技術

目前，磁性納米顆粒由于其獨特的性能已經被廣泛應用于化工、冶金、磁流體、高密度磁存儲、氣體傳感器和生物技術等領域。此外，由于磁性納米顆粒具有大的比表面積、小的毒副作用、高的化學穩定性等優點，其在磁共振造影劑、磁性藥物輸運、細胞標記以及細胞分離免疫檢測、蛋白質純化、核酸分離、靶向藥物和固定化酶等生物醫學領域表現出誘人的應用前景。目前，單分散磁性顆粒在磁場控制光子晶體組裝方面也發揮了重要作用。

根據用途不同，需要對不同粒徑范圍的磁性顆粒進行智能化分選，這在磁性顆粒的應用過程中已經成為一項非常重要的技術。

目前，磁性顆粒分選裝置主要包括濕法磁分選裝置和干法磁分選裝置兩種?，F有的磁分選裝置，例如專利ZL200720158038.7、CN1915528A、CN101214465A、CN101214466A、CN101590445A、ZL200720025266.7和ZL200720159669.0等提供的磁分選裝置，不論是干法磁分選裝置還是濕法磁分選裝置，都只能實現磁性顆粒和非磁性顆粒的分離，不能對不同粒徑的磁性顆粒進行可控分選。此外，上述磁分選裝置多采用永磁鐵，不能控制磁場強度，也不能實現分選過程的智能化自動控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種滑軌式氣液界面跳汰磁分選可控裝置。

本發明提供的滑軌式氣液界面跳汰磁分選可控裝置包括滑軌、滑動裝置、電磁鐵、分選池、收集池和控制系統；滑動裝置位于滑軌下并安裝在滑軌上，且滑動裝置能夠沿滑軌滑動，電磁鐵安裝在滑動裝置下方，分選池和收集池位于滑軌下方控制系統用于控制滑動裝置在分選池和收集池之間運動并用于控制電磁鐵中的電流的通斷，以使收集池收集電磁鐵從分選池中分選出的磁性顆粒。優選地，所述磁分選裝置包括位于分選池下方的可調支架。

優選地，所述裝置包括滑軌固定裝置，該滑軌固定裝置能夠調節滑軌的高度。

優選地，所述滑動裝置包括滑輪和電動機。優選地，所述控制系統能夠進一步用于控制滑動裝置沿滑軌滑動的速度大小以及滑動裝置在分選池或收集池上方的停留時間。

優選地，所述控制系統能夠進一步用于控制電磁鐵中的電流強度，以分選出不同粒徑范圍的磁性顆粒。

優選地，所述電磁鐵的下表面形狀要與分選池和收集池的上開口面的形狀相同，所述電磁鐵的下表面面積要大于分選池的上開口面的面積，所述電磁鐵的下表面面積要小于收集池的上開口面的面積。優選地，通過調節電磁鐵下表面與分散液液面之間的距離和/或選用不同的分散介質分選出不同粒徑范圍的磁性顆粒。分散液裝在所述分選池中，分散液為磁性顆粒和分散介質的混合物。針對不同種類的磁性顆粒需要選取不同的分散介質，分散介質的選取原則為磁性顆粒不溶于所選分散介質，卻可以在分散介質中均勻分散，且兼顧分散效果和成本。例如，需要分選的磁性顆粒為Fe₃O₄或聚苯乙烯(PSt)/Fe₃O₄復合材料顆粒時，選取蒸餾水作分散介質；需要分選的磁性顆粒為Al₂O₃/Fe₃O₄復合材料顆粒時，選取無水乙醇作分散介質；需要分選的磁性顆粒為ZrO₂/Fe₃O₄復合材料顆粒時，選取體積濃度為50％的醇水混合液作分散介質。

本發明提供的裝置的工作原理是氣液界面跳汰磁分離，具體為：接通電磁鐵電源后，在電磁鐵產生的磁場作用下，分散液中的磁性顆粒沿磁場方向向上運動并通過分散液液面，被吸附在電磁鐵的下表面。由于不同粒徑的磁性顆粒通過氣液界面時受到的阻力不同，所以當分散液液面與電磁鐵之間的磁場強度固定不變時，被吸附到電磁鐵下表面的磁性顆粒的大小將介于特定的粒徑范圍之內。當介于一定粒徑范圍的磁性顆粒被吸附到電磁鐵上時，控制電磁鐵沿著滑軌運動到收集池上方，然后切斷電磁鐵電源，電磁鐵產生的磁場作用消失，磁性顆粒脫離電磁鐵落入收集池內，從而分選出特定粒徑范圍的磁性顆粒。當電磁鐵下表面與分散液液面之間的距離一定時，通過調節電磁鐵中的電流強度改變電磁鐵產生的磁場強度和/或選用不同的分散介質，即可分選出不同粒徑范圍的磁性顆粒。

應用本發明提供的裝置能夠分選出的磁性顆粒的粒徑計算公式為：