[发明专利]环形气液界面跳汰磁分选装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁分选装置领域，特别涉及一种环形气液界面跳汰磁分选装置，该装置能够同时分选两种以上不同粒径范围的磁性颗粒。

背景技术

磁性颗粒具有很多独特的性能，因而被广泛地应用于化工、冶金、生物技术和生物医学等领域，如可用作磁流体，磁记录材料，催化剂或催化剂载体，微波吸收材料，以及细胞分离、免疫检测、蛋白质纯化、核酸分离、靶向药物、固定化酶等领域。近二十年来，单分散磁性颗粒在磁场控制光子晶体组装方面也发挥了重要作用。

根据使用目的的不同，对不同粒径的磁性颗粒进行分选，在上述应用领域中越来越重要，已成为磁颗粒技术中的关键一项。

目前，已有的磁分选装置都只能分选一种粒径范围的磁性颗粒，无法同时分选两种以上不同粒径范围的磁性颗粒。

发明内容

本发明的目的是提供一种环形气液界面跳汰可控磁分选装置。

本发明提供的环形气液界面跳汰磁分选装置包括转轴、固定装置、由至少四个互不重叠安装的扇形电磁铁构成的电磁铁组、控制系统、至少一个扇形分选池和至少两个扇形收集池；所述电磁铁组通过所述固定装置固定在所述转轴上，且所述电磁铁组能够绕所述转轴转动；所述扇形分选池和所述扇形收集池位于所述电磁铁组的下方；所述控制系统用于控制所述电磁铁组的转动以及所述电磁铁组中每个扇形电磁铁中的电流的通断以使所述各扇形收集池分别收集到各扇形电磁铁从所述各扇形分选池中分选出的磁性颗粒。

优选地，所述装置进一步包括至少一个供液池和至少一个废液池。

进一步地，所述电磁铁组的各扇形电磁铁的圆心角θ分别为0°＜θ≤90°，且所述电磁铁组的各扇形电磁铁的圆心角的总和小于或等于360°。

优选地，所述装置进一步包括高度调节装置，用于调节所述电磁铁组的各扇形电磁铁的高度。

优选地，通过手动方式或控制系统控制所述高度调节装置来调节所述电磁铁组的各扇形电磁铁的高度。

优选地，所述控制系统进一步用于分别控制所述电磁铁组的各扇形电磁铁中的电流强度，以分选出不同粒径范围的磁性颗粒。

优选地，所述控制系统进一步用于控制所述电磁铁组转动的速度大小、以及所述电磁铁组的各扇形电磁铁在所述扇形分选池和所述扇形收集池上方的停留时间。

优选地，所述电磁铁组的各扇形电磁铁、所述扇形分选池和所述扇形收集池的径向宽度相等。

优选地，通过调节所述电磁铁组的各扇形电磁铁下表面与分散液液面之间的距离和/或选用不同的分散介质分选出不同粒径范围的磁性颗粒。

分散液装在所述分选池中，分散液为磁性颗粒和分散介质的混合物。针对不同种类的磁性颗粒需要选取不同的分散介质，分散介质的选取原则为磁性颗粒不溶于所选分散介质，却可以在分散介质中均匀分散，且兼顾分散效果和成本。例如，需要分选的磁性颗粒为Fe₃O₄或聚苯乙烯(PSt)/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取蒸馏水作分散介质；需要分选的磁性颗粒为Al₂O₃/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取无水乙醇作分散介质；需要分选的磁性颗粒为ZrO₂/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取体积浓度为50％的醇水混合液作分散介质。

本发明提供的装置的工作原理是气液界面跳汰磁分离，具体为：接通电磁铁电源后，在电磁铁产生的磁场作用下，分散液中的磁性颗粒沿磁场方向向上运动并通过分散液液面，被吸附在电磁铁的下表面。由于不同粒径的磁性颗粒通过气液界面时受到的阻力不同，所以当分散液液面与电磁铁之间的磁场强度固定不变时，被吸附到电磁铁下表面的磁性颗粒的大小将介于特定的粒径范围之内。当介于一定粒径范围的磁性颗粒被吸附到电磁铁上时，控制电磁铁转动到收集池上方，然后切断电磁铁电源，电磁铁产生的磁场作用消失，磁性颗粒脱离电磁铁落入收集池内，从而分选出特定粒径范围的磁性颗粒。当电磁铁下表面与分散液液面之间的距离一定时，通过调节电磁铁中的电流强度改变电磁铁产生的磁场强度和/或选用不同的分散介质，即可分选出不同粒径范围的磁性颗粒。

应用本发明提供的装置能够分选出的磁性颗粒的粒径计算公式为：