[發明專利]環形氣液界面跳汰磁分選裝置

無效

• 申請號: 201110355807.3
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102441489A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 張輝;徐泓;顏魯婷;富鳴
• 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

本發明涉及磁分選裝置領域，特別涉及一種環形氣液界面跳汰磁分選裝置，該裝置能夠同時分選兩種以上不同粒徑范圍的磁性顆粒。

背景技術

磁性顆粒具有很多獨特的性能，因而被廣泛地應用于化工、冶金、生物技術和生物醫學等領域，如可用作磁流體，磁記錄材料，催化劑或催化劑載體，微波吸收材料，以及細胞分離、免疫檢測、蛋白質純化、核酸分離、靶向藥物、固定化酶等領域。近二十年來，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。

根據使用目的的不同，對不同粒徑的磁性顆粒進行分選，在上述應用領域中越來越重要，已成為磁顆粒技術中的關鍵一項。

目前，已有的磁分選裝置都只能分選一種粒徑范圍的磁性顆粒，無法同時分選兩種以上不同粒徑范圍的磁性顆粒。

發明內容

本發明的目的是提供一種環形氣液界面跳汰可控磁分選裝置。

本發明提供的環形氣液界面跳汰磁分選裝置包括轉軸、固定裝置、由至少四個互不重疊安裝的扇形電磁鐵構成的電磁鐵組、控制系統、至少一個扇形分選池和至少兩個扇形收集池；所述電磁鐵組通過所述固定裝置固定在所述轉軸上，且所述電磁鐵組能夠繞所述轉軸轉動；所述扇形分選池和所述扇形收集池位于所述電磁鐵組的下方；所述控制系統用于控制所述電磁鐵組的轉動以及所述電磁鐵組中每個扇形電磁鐵中的電流的通斷以使所述各扇形收集池分別收集到各扇形電磁鐵從所述各扇形分選池中分選出的磁性顆粒。

優選地，所述裝置進一步包括至少一個供液池和至少一個廢液池。

進一步地，所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵的圓心角θ分別為0°＜θ≤90°，且所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵的圓心角的總和小于或等于360°。

優選地，所述裝置進一步包括高度調節裝置，用于調節所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵的高度。

優選地，通過手動方式或控制系統控制所述高度調節裝置來調節所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵的高度。

優選地，所述控制系統進一步用于分別控制所述電磁鐵組的各扇形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，所述控制系統進一步用于控制所述電磁鐵組轉動的速度大小、以及所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵在所述扇形分選池和所述扇形收集池上方的停留時間。

優選地，所述電磁鐵組的各扇形電磁鐵、所述扇形分選池和所述扇形收集池的徑向寬度相等。

優選地，通過調節所述電磁鐵組的各扇形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，控制電磁鐵轉動到收集池上方，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：