[發(fā)明專利]一種簡易高效的顆粒物再懸浮－逆向粒徑分級分離方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711189095.6
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107971122A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張思亮;易齊濤;卜陽時(shí)嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: B03B5/64
• 分類號: B03B5/64;B04B5/10;C02F11/00;C02F11/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種簡易高效的顆粒物再懸浮－逆向粒徑分級分離的方法研究，具體用于河流、湖庫、河口等水環(huán)境沉積物顆粒物濕法分級分離、沉降特性的研究，并可以為后續(xù)理化性質(zhì)、界面動力學(xué)研究提供基礎(chǔ)材料。

背景技術(shù)

自然水體中，顆粒物－水界面是物理、化學(xué)和生物反應(yīng)的關(guān)鍵界面，營養(yǎng)元素及各類污染物質(zhì)在界面上的遷移、轉(zhuǎn)化和分配過程具有重要的研究意義。在江河、淺水湖泊、人工運(yùn)河中、海洋河口等環(huán)境中，水動力攪動頻繁，顆粒物再懸浮與粒徑分選作用強(qiáng)烈，該過程對物質(zhì)再分布和輸送起著重要作用。沉積物主要由不同粒徑的顆粒物組成，理化性質(zhì)相差較大，攜帶和輸送物質(zhì)能力差異顯著。因此對顆粒物分粒徑研究具有十分重要的基礎(chǔ)意義。一般沉積物中細(xì)顆粒分級 (<50μm)多采用沉降法進(jìn)行，其最大的缺點(diǎn)是不同粒徑顆粒物分級、分離和收集困難且效率低下，成為沉積物分粒徑研究的重要瓶頸。

本方法利用斯托克斯沉降原理結(jié)合離心方法，發(fā)明一種簡易高效的顆粒物再懸浮－逆向粒徑分級分離方法，模擬自然條件下顆粒物的再懸浮作用對顆粒物的分選，為顆粒物－水界面深入研究提供一種便捷的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種顆粒物再懸浮－逆向粒徑分級分離的方法，主要用于快速高效分離收集沉積物中不同粒徑顆粒物。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案是：采用靜置沉降法和離心法結(jié)合，主要裝置由沉降柱、攪動棒、濾篩、離心機(jī)組成，細(xì)顆粒物由小粒徑顆粒物向較大粒徑顆粒物逆向分級分離。其特征在于：利用斯托克斯沉降原理，用沉降柱沉降分離不同粒徑顆粒物，沉積物分離之前充分分散并用攪動棒充分懸浮于沉降柱中，計(jì)時(shí)開始靜置，到目標(biāo)粒徑顆粒物沉降時(shí)間后，緩慢放下橡膠導(dǎo)流管，收集顆粒物懸浮液；采用離心機(jī)離心分離懸浮液中的顆粒物，實(shí)現(xiàn)其快速高效分離；同時(shí)將離心后的上清液收集，在維持溶液環(huán)境條件一致的情況下進(jìn)行下一更大目標(biāo)粒徑顆粒物的分離。

這種簡易高效的顆粒物再懸浮－逆向粒徑分級分離方法，包括以下步驟：

a稱取適量新鮮原泥，用100目篩(0.15mm孔徑)的尼龍網(wǎng)篩，對采集的沉積物進(jìn)行初步篩分、均質(zhì)化和預(yù)分散，以去除沉積物的生物殘?jiān)蜕暗[。

b將預(yù)篩分散的沉積物放入沉降柱中用攪動棒攪拌均勻后開始計(jì)時(shí)靜置沉降，根據(jù)斯托克斯公式計(jì)算分離最小目標(biāo)粒徑顆粒物所需的沉降時(shí)間。

t—沉降時(shí)間

ρs—顆粒密度kg/m³

ρL—液體密度kg/m³

g—9.81m/s²

d—顆粒直徑m

μ—液體動力黏度

L—沉降距離m

c到達(dá)目標(biāo)粒徑顆粒物沉降時(shí)間后，將橡膠導(dǎo)流管從金屬夾片上緩慢放下，開始收集未沉降的顆粒物懸浮液，然后將收集完畢的顆粒物懸浮液倒入離心管中離心收集顆粒物。

d將離心過后的上清液重新加入到沉降柱中，用攪拌棒重新攪動，讓沉降到沉降柱底部的沉積物再次懸浮，攪拌均勻后重新計(jì)時(shí)靜置沉降下一更大目標(biāo)粒徑顆粒物。

e重復(fù)c、d步驟。

f分離到最后一個(gè)目標(biāo)粒徑顆粒物即為未懸浮沉降到底部的顆粒物，為所需的最大目標(biāo)粒徑顆粒物。

本發(fā)明方法完全改進(jìn)了以往舊式的濕式沉降分級分離的方法。采用反復(fù)再懸浮－逆向分級分離的技術(shù)路線，先分離未沉降的細(xì)顆粒，再分離粗顆粒，由細(xì)到粗逆向進(jìn)行，使得沉積物顆粒物的粒徑分級分離更加快速、高效和便捷。

本發(fā)明的有益效果:1、設(shè)計(jì)出濕式沉降發(fā)和離心法結(jié)合，顆粒物由細(xì)到粗逆向粒徑分級分離的新方法；2、裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作時(shí)間短，分級效果好且收集高效，實(shí)驗(yàn)室使用十分便捷。

附圖說明

圖1為沉降柱和攪動棒結(jié)構(gòu)簡圖

圖2為懸浮分離方法流程圖

圖面說明:1、沉降柱2、橡膠導(dǎo)流管3、金屬夾片4、攪動棒5、多孔攪動片6、顆粒物懸浮液面刻度線。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1、圖2，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。