[發明專利]一種約束床吸附分離技術及方法

有效

• 申請號: 201310440806.8
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103463834A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 何衛中;鄧剛
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B01D15/20
• 分類號: B01D15/20;B01D15/24
• 代理公司: 北京恒都律師事務所 11395
• 代理人: 邸建凱

1.一種約束床吸附分離技術，其核心是利用外力將吸附劑約束在固定骨架上，柱體、固定骨架、吸附劑或“集合體”約束的“約束組件”間空隙允許固體顆粒通過，只要流體流速不超過“約束力”,吸附劑可以保持“初始約束狀態”；吸附劑分別按硬約束、軟約束和集合體約束三類方式，規整地排布在約束床柱內；特別的，當約束的介質為催化劑、細胞或酶等時，約束床可用于反應過程。

2.根據權利要求1所述的一類硬約束，其特征在于：所述的一類硬約束床柱，采用機械力或磁力將吸附劑以不同的結構和方式固定在固定骨架上，如此吸附劑約束在約束床柱內，只要流體流動產生的作用力不超過約束力，吸附劑呈擴張床樣分布。

3.根據權利要求1所述的一類硬約束，其特征在于：所述的硬約束可以為一類磁力硬約束床，其單層固定骨架上均勻分布有磁性約束點——節點，用一種簡易裝填吸附劑的模板，可將超順磁磁性吸附劑裝填到單層固定骨架上，吸附劑可均勻約束在單層固定骨架的任意一側或兩側；硬約束床柱內設置有三根或三根以上的支持柱，多個單層固定骨架由支持柱貫穿所固定，按磁力線一致方向相互疊加，每兩層間均設置有套于支持柱上的層間支撐管，最后形成約束床柱；所述磁性硬約束床柱，其單層固定骨架也可以為網狀結構，由許多個節點相互呈網狀連接而成，該節點為磁性約束點，呈網狀均勻分布在單層固定骨架上。

4.根據權利要求1所述的一類硬約束，其特征在于：所述的硬約束床柱也可以為一類機械式硬約束床柱結構，陰、陽吸附劑可以在節點上相扣；陰、陽吸附劑的固定桿長度相對較短時，能使陰、陽吸附劑相對固定在設置于兩個吸附劑之間的濾網上，形成節點；節點相互連接呈網狀均勻分布在單層固定骨架上，按上面所述的方法相互疊加，形成機械式硬約束床柱。

5.根據權利要求1所述的一類硬約束，其特征在于：所述的硬約束床柱也可為規整化吸附劑疊加或堆積而成的硬約束床柱，所述規整化硬約束床柱可以分為四種方式：一是將吸附劑制成規整多孔圓片狀，直徑同柱內徑，節點處為球形，按前述的磁力硬約束方法疊加，形成約束床柱；二是第一種方式中去掉每兩層單層固定骨架之間的支持管，進行疊加，此方法結構較簡單，但柱體孔隙率較小；三是若干個規整化吸附劑無規則的堆積形成相對規整孔道，顆粒可以通過，從而形成約束床柱；四是將吸附劑骨架按前述多種硬約束，如磁性硬約束柱內形態鑄成一個整體，外敷薄殼吸附劑，再把這個整體放到柱內，形成一個約束床柱。

6.根據權利要求1所述的一類軟約束，其特征在于：所述的軟約束，吸附劑設置在約束床柱內，當流速發生變化或者波動時，吸附劑可以在一定的范圍內活動；所述軟約束的節點為“別扣樣”結構，利用一種簡易裝填吸附劑的模板，模孔一一對應，再把具剛性固定環的吸附劑通過固定環與“別扣樣”結構相扣連接，形成一處節點；節點處吸附劑可以在一定范圍內活動，眾多節點呈網狀均勻分布在單層固定骨架，按前述磁性硬約束方法相互疊加，形成軟約束床柱；當然，如果球形吸附劑與固定環之間的連接為柔性時，則形成吸附劑活動性更大的軟約束床柱；根據權利要求4中一類機械式硬約束床柱結構所述，當機械硬約束床柱中，球形吸附劑的固定桿相對較長時，吸附劑也會在一定范圍內活動，形成另一類軟約束床。

7.根據權利要求1所述的一類集合體約束，其特征在于：所述集合體約束是一種“集合體”結構，其中一種是把經篩選的一到多個具有一定粒徑的吸附劑，直接安裝在“集合體”單層固定骨架上，按前述磁性硬約束方法相互疊加，形成集合體約束床柱；另外一種為約束組件，它可以為蚊香盤狀、膠囊狀等形態；在蚊香盤狀集合體結構內裝置有吸附劑，流體可以進入集合體內，該集合體可固定在單層固定骨架上，按前述方法疊加，形成集合體約束床柱；集合體約束也可為多孔膠囊式約束，吸附劑套在“膠囊”內，若網狀單層固定骨架的節點上設有針狀物，則可以將該網狀多孔的約束組件整齊地插在單層固定骨架之針狀節點上及單層固定骨架間而固定，再通過疊加形成集合體約束床柱；所述膠囊式集合體約束也可分為集合體膠囊硬約束裝置和集合體膠囊軟約束裝置，前者如上所述；后者的膠囊帶有固定環，網狀單層固定骨架節點處為“別扣樣”結構，則可按軟約束方法形成約束床柱，集合體膠囊可以在一定范圍內活動。