[实用新型]一种制备磁性纳米四氧化三铁的装置

说明书

本实用新型提供了一种制备磁性纳米四氧化三铁的装置，属于废水处理及纳米材料制备技术领域。包括反应液配置单元获得用于制备四氧化三铁的反应液；反应液配置单元连通有反应单元，反应液在反应单元中发生化学反应，产生四氧化三铁；反应单元连通有磁分离单元，用于分离四氧化三铁与反应液；磁分离单元连通有干燥单元，用于将分离出来的四氧化三铁进行干燥。本实用新型能拦截污水中呈悬浮或漂浮状态的污染物，防止杂质堵塞设备，提高了合成的磁性纳米Fe₃O₄质量；反应液配制池能起到调节废水水质的作用，使设备能利用不同水质的玉米深加工生产废水作为溶剂和稳定剂批量制备磁性纳米Fe₃O₄，使废水利用的更加广泛；磁分离结构简单，清洗方便，操作便利。

技术领域

本实用新型涉及废水处理及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种以玉米深加工废水为溶剂批量制备磁性纳米四氧化三铁的装置。

背景技术

磁性纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)因具有超顺磁性、比表面积大、催化活性高、表面易被修饰、对人体无毒副作用等特点，可广泛应用于着色剂、塑料、皮革、汽车面漆、高磁记录材料、吸附剂、催化剂以及生物传感、细胞追踪、组织工程、磁共振成像、靶向药物递送和癌症治疗等方面。近年来，磁性纳米Fe₃O₄作为吸附材料及催化材料成为学术界研究的热点，并在环境保护、化工、能源等诸多领域展现出巨大的应用前景。

磁性纳米Fe₃O₄的制备方法较多，但能够批量制备纳米Fe₃O₄的方法主要有机械球磨法和共沉淀法两种。机械球磨法操作简便，但所制得的粒子存在尺寸分布较宽，制备时间长，能耗大，易引入杂质等缺点，使其不适于制备均一的磁性纳米材料。共沉淀法制备Fe₃O₄纳米颗粒非常方便，但产物普遍存在尺寸分布比较宽的缺点，且产物表面结构往往是铁氧化物和铁氢氧化物的混合物，纯度较低。因此，开发低成本批量制备粒度、粒度分布、结晶度及粒子组成可控的磁性纳米Fe₃O₄，成为其走向大规模实际应用的关键。

近年来，溶剂热法在实验室中被广泛用于纳米材料的合成，该方法制备的Fe₃O₄纳米晶具有纯度高、晶粒发育完整、粒子大小可控等优点。但是由于溶剂热法需要乙二醇、聚乙二醇、醋酸钠等作为溶剂、稳定剂及电荷稳定剂，因此制备成本较高；并且由于缺乏溶剂热法批量制备纳米材料的工艺和设备，限制了该工艺的放大。玉米作为我国三大粮食作物之一，对其进行深加工可生产赖氨酸、淀粉糖、变性淀粉、乙醇等300多种产品，除供食用与加工食品外，更广泛的应用化工、纺织、医药、饲料、石油等行业。然而玉米深加工产业也是废水排放大户，废水中含有大量氨基酸、蛋白质、淀粉、糖类的有机物质，属于高浓度酸性有机废水，其末端处理难度大，并且投资和运行成本较高。因此，如能够将玉米深加工废水作为资源加以有效利用，不仅可以降低末端处理的难度，而且可以提高资源的利用效率，促进玉米深加工企业的清洁生产和可持续发展。申请号为201910514163.4的发明专利申请公开了一种磁性纳米四氧化三铁的制备装置，该装置利用淀粉废水中的氨基酸、蛋白质和糖类等有机物作为溶剂和稳定剂，在淀粉废水中加入碱和三价铁盐制备纳米四氧化三铁。一方面可以低成本、批量制备粒度分布、结晶度及粒子组成可控的高品质纳米四氧化三铁产品，另一方面，制备纳米四氧化三铁后的淀粉废水不含重金属和致病菌，富含有机质、氮、钾(如在制备过程中加入氢氧化钾)，且部分有机物和蛋白质得到有效分解，可作为土壤改良剂或生产有机肥料的优质原料。

但是，上述磁性纳米四氧化三铁的制备装置，并不能利用不同水质的玉米深加工生产废水批量制备磁性纳米四氧化三铁，无法适应不同玉米深加工企业废水成分和浓度的差异，限制了废水利用的范围及废水利用率。

实用新型内容