[实用新型]一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备

说明书

本实用新型公开了一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备。本实用新型在反应器内设置过滤磁网筛，采用磁性材料并具有网孔；在反应器外与过滤磁网筛相应的位置相对的两侧侧壁上分别设置喷射泵分支回路，分支回路合路连通至回路管路，回路管路上设置自吸泵；磁性颗粒随着流体升高至过滤磁网筛，被过滤磁网筛吸附；打开喷射泵和自吸泵，流体冲击力将磁性颗粒从过滤磁网筛上脱开，并被自吸泵的流体吸力带入分支回路，然后经过回路管路从底部回流至反应器中；本实用新型采用连续式反应体系流路并兼有间歇式反应流路，实现固相催化剂循环反应；本实用新型设计精巧，操作简便，反应效率高；本实用新型应用于高级氧化技术处理有机废水。

技术领域

本实用新型涉及化学化工反应技术，具体涉及一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备。

背景技术

纳米材料由于其特有的小尺寸效应、表面特性和多种优异的物理、化学性能，具有广泛的应用前景。纳米颗粒催化剂因其有很大的比表面积和很高的表面活性，是具有优异性能的催化剂，特别是当纳米颗粒催化剂分布于溶液或气体中以悬浮态应用时，参与化学反应效率更高。

然而，若悬浮于溶液或气体中的纳米颗粒催化剂不能及时分离以及不能回收，不但会大大提高成本，还会直接阻碍应用。即使催化反应效果再好，不能实现与产物及反应体系的分离，也是行不通的。

已开发出很多具有磁性的纳米颗粒催化剂，也可以在催化反应研究中，开发纳米颗粒催化剂与具有磁性的纳米铁基类的复合物。这样在利用纳米颗粒催化剂催化性能的同时，能够利用磁性铁基物质的磁特性，采用外加磁场对催化剂颗粒分离收集。

然而，怎么利用外加磁场高效地将磁性纳米颗粒(如纳米Fe₃O₄颗粒、纳米TiO₂复合磁性颗粒)在溶液或气体中、特别是在流动状态下实现固相的分离、提高催化剂反应能力，是实现纳米催化剂实际应用的亟待解决的关键问题。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备，实现了流化床反应器中非均相反应时溶液或气体流动条件下，将磁性催化剂颗粒，特别是磁性纳米颗粒从溶液或气体中分离，从而进行循环连续的非均相界面接触的化学反应。

本实用新型的非均相反应中磁性颗粒循环反应并连续分离的设备包括：反应器、反应物流入管路、加药管路、反应物流出管路、排出口、过滤磁网筛、喷射泵、分支回路入口、回路管路、自吸泵和布水器式管路；其中，反应器的内部具有密闭空间；在反应器外的侧壁底部设置有反应物流入管路，连通至反应器的内部；在反应物流入管路上设置有一条或多条与其连通的加药管路；在反应器外的侧壁顶部设置有反应物流出管路，连通至反应器的内部；在反应器的侧壁底部设置有排出口；在反应器内的上部设置有一层或多层过滤磁网筛，每一层过滤磁网筛位于水平面，采用磁性材料并具有网孔，对于多层过滤磁网筛，从下至上，过滤磁网筛的面积逐层变大，网孔的孔径逐层变小；在反应器外的侧壁上与每一层过滤磁网筛相应的位置，设置有喷射泵，喷射泵通过管路连通至反应器内，喷射泵所在管路的出口紧贴过滤磁网筛的下表面；在反应器外与喷射泵相对的侧壁上与每一层过滤磁网筛相应的位置，设置有连通至反应器内部的分支回路入口，分支回路入口位于过滤磁网筛的下表面；分支回路入口合路连通至回路管路；在回路管路上设置自吸泵；在反应器外，回路管路从上至下连接至布水器式管路；布水器式管路设置在反应器外的底部，连通至反应器内的底部。