CN214717480U - 一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，包括原液罐，第一增压泵，集束式过滤器，电磁过滤机，动态膜系统和纳米粒子收集罐；所动态膜系统浓液出口与集束式过滤器的进料口连接，所述电磁过滤机出料口还连接有纳米粒子收集罐。该系统利用电磁过滤机将Fe3O4纳米粒子吸附在磁极上，其余液体通过集束式过滤器和动态膜系统处理，分离效果更好；反渗透膜系统净化后的水用于洗涤Fe3O4纳米粒子，节省资源浪费；电磁过滤机内设有喷雾干燥装置，可以将洗涤后的Fe3O4纳米粒子干燥处理，回收后的Fe3O4纳米粒子可以直接使用，效率更高。

Description

一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统
技术领域
本实用新型涉及纳米粒子分离净化技术领域，尤其涉及一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统。
背景技术
磁性纳米材料是近年来发展迅速而且具有重要应用价值的一类新型纳米材料，主要成分为铁氧化物(以Fe3O4为主)。在外加磁场的作用下，磁性纳米粒子能够表现出定向移动的特性。由于其在纳米量级的尺寸效应以及独特的磁学特点，使其在多个领域表现出良好的应用前景。
在人类活动过程中排放的磁性纳米颗粒首先被释放到大气环境中，这些磁性纳米颗粒是大气颗粒物(pm2.5)中的重要成分和主要金属纳米颗粒。磁性纳米颗粒伴随大气颗粒物进入人体，首先通过气管达到肺部发生沉积，会引起肺部组织发生慢性炎症、上皮组织损伤以及肺纤维化，最终造成尘肺病。磁性纳米颗粒还可以通过呼吸系统进入到血液循环系统，引发心血管疾病。
不仅在制备含铁金属纳米颗粒时，需要对其进行分离净化处理，生产出高品质的产品，而且汽车、轮船、飞机等运输工具运行过程也会产生大量含铁金属纳米颗粒。为了防止这些纳米颗粒飞入空气中，影响环境，人们通常会将其和水或者其他溶剂一起储存，然后集中处理。现有技术中，对这些废液的处理，不仅会造成二次污染，无法回收这些磁性纳米粒子，造成资源的浪费。
有鉴于此，有必要对现有技术中磁性纳米粒子回收装置予以改进，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于公开一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，该系统通过电磁过滤机将浆液中纳米粒子吸附在磁极上，其余液体通过动态膜系统、集束式过滤器进行处理，除去其中其他大颗粒物，处理后的液体通过反渗透膜系统净化用于洗涤，实现资源的循环利用，高效回收。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，包括原液罐(1)，第一增压泵(2)，集束式过滤器(3)，电磁过滤机(4)，动态膜系统(5)和纳米粒子收集罐(9)；所述第一增压泵(2) 通过管道分别和原液罐(1)和集束式过滤器(3)的进料口连接，所述集束式过滤器(3)的出料口连接电磁过滤机(4)的进料口，所述电磁过滤机(4)的出料口与动态膜系统(5)的进料口连接，所动态膜系统(5)浓液出口与集束式过滤器(3)的进料口连接，所述电磁过滤机(4)出料口还连接有纳米粒子收集罐(9)。
在一些实施方式中，还包括第二增压泵(7)和反渗透膜系统(6)，所述动态膜系统(5)的清液出口通过第二增压泵(7)与反渗透膜系统(6) 连接。
在一些实施方式中，所述反渗透膜系统(6)的清液出口连接至电磁过滤机(4)的进液口(44)，所述反渗透膜系统(6)的浓液出口连接至原液罐(1)。
在一些实施方式中，所述集束式过滤器(3)底部排渣阀连接有集渣罐 (8)。
在一些实施方式中，所述电磁过滤机(4)内设有磁极(41)、螺旋搅拌器(42)和曝气装置(43)。
在一些实施方式中，所述电磁过滤机(4)内壁周围还设有喷雾干燥装置。
在一些实施方式中，所述电磁过滤机(4)顶部的进液口(44)还连接有溶剂罐(10)。
在一些实施方式中，所述电磁过滤机(4)顶部第二进气口(45)连接有压缩气体罐(11)。
在一些实施方式中，所述压缩气体罐(11)连接至集束式过滤器(3) 的第一进气口(31)和出液口，所述压缩气体罐(11)还连接至曝气装置(43)。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)电磁过滤机将磁性纳米粒子吸附在磁极上，其余液体通过集束式过滤器和动态膜系统处理，分离效果更好；(2)反渗透膜系统净化后的水用于洗涤磁性纳米粒子，节省资源浪费；(3)电磁过滤机内设有喷雾干燥装置，可以将洗涤后的磁性纳米粒子干燥处理，回收后的磁性纳米粒子可以直接使用，效率更高。
附图说明
图1为本实用新型所示回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统结构示意图。
附图标记说明：1、原液罐；2、第一增压泵；3、集束式过滤器；31、第一进气口；4、电磁过滤机；41、磁极；42、螺旋搅拌器；43、曝气装置；44、进液口；45、第二进气口；5、动态膜系统；6、反渗透膜系统； 7、第二增压泵；8、集渣罐；9、纳米粒子收集罐；10、溶剂罐；11、压缩气体罐。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
如图1所示，一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，包括原液罐(1)，第一增压泵(2)，集束式过滤器(3)，电磁过滤机(4)，动态膜系统(5) 和纳米粒子收集罐(9)；所述第一增压泵(2)通过管道分别和原液罐(1) 和集束式过滤器(3)的进料口连接，所述集束式过滤器(3)的出料口连接电磁过滤机(4)的进料口，所述电磁过滤机(4)的出料口与动态膜系统(5) 的进料口连接，所动态膜系统(5)浓液出口与集束式过滤器(3)的进料口连接，所述电磁过滤机(4)出料口还连接有纳米粒子收集罐(9)。
该系统还包括第二增压泵(7)和反渗透膜系统(6)，所述动态膜系统 (5)的清液出口通过第二增压泵(7)与反渗透膜系统(6)连接。所述反渗透膜系统(6)的清液出口连接至电磁过滤机(4)的进液口(44)，所述反渗透膜系统(6)的浓液出口连接至原液罐(1)。
所述集束式过滤器(3)底部排渣阀连接有集渣罐(8)，用于收集浆液中大颗粒物质。
所述电磁过滤机(4)内设有磁极(41)、螺旋搅拌器(42)和曝气装置 (43)。所述电磁过滤机(4)内壁周围还设有喷雾干燥装置。该电磁过滤机 (4)的磁场强度为0.5～6T，螺旋搅拌器(42)和曝气装置(43)可以使电磁过滤机(4)内的磁性纳米粒子分散更加均匀，方便磁极(41)更好的吸附磁性纳米粒子。
所述电磁过滤机(4)顶部的进液口(44)还连接有溶剂罐(10)，所述电磁过滤机(4)顶部第二进气口(45)连接有压缩气体罐(11)。可以用纯净水和/或溶剂洗涤磁性纳米粒子。
所述压缩气体罐(11)连接至集束式过滤器(3)的第一进气口(31) 和出液口，所述压缩气体罐(11)还连接至曝气装置(43)。
如图1所述，一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离方法，包括以下步骤：
步骤一：浆液泵入集束式过滤器(3)内，充满液体后回流至原液罐(1) 中，开始运行集束式过滤器(3)，磁性纳米粒子进入电磁过滤机(4)内，大颗粒被拦截在集束式过滤器(3)内。
步骤二：开启螺旋搅拌器(42)、曝气装置(43)和磁极(41)吸附磁性纳米粒子，处理时间为10～30min。
步骤三：打开电磁过滤机(4)的出液口，将液体送至动态膜系统(5) 处理，经动态膜系统(5)处理后的液体，浓缩液返回至集束式过滤器(3) 内，再次循环过滤。
步骤四：清液则由第二增压泵(7)送入反渗透膜系统(6)处理，处理后得到的纯水送入电磁过滤机(4)内洗涤磁性纳米粒子；浓水回流至原液罐(1)内，稀释浆液。根据原液罐(1)内浆液工况，可以采用溶剂和/或水洗的方式对磁性纳米粒子洗涤。
步骤五：完成洗涤后，开启电磁过滤机(4)内的喷雾干燥装置对磁性纳米粒子进行喷雾干燥处理，除去磁性纳米粒子中的水分。
其中，该喷雾干燥装置也可以用溶剂和/或纯水同时对磁性纳米粒子进行洗涤、干燥处理。
步骤六：完成干燥后，关闭磁极(41)、螺旋搅拌器(42)和曝气装置 (43)，磁性纳米粒子从磁极(41)上脱落至电磁过滤机(4)底部，打开第二进气口(45)，将磁性纳米粒子气力输送至纳米粒子收集罐(9)中，完成回收工作。
该方法通过集束式过滤器(5)、电磁过滤机(4)和动态膜系统(5)对含有Fe3O4纳米粒子的浆液进行处理，回收其中的Fe3O4纳米粒子至纳米粒子收集罐(9)中，浆液中的其他大颗粒物质将在集束式过滤器(5)内完成浓缩、干燥、最终收集至集渣罐(8)中。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，包括原液罐(1)，第一增压泵(2)，集束式过滤器(3)，电磁过滤机(4)，动态膜系统(5)和纳米粒子收集罐(9)；
所述第一增压泵(2)通过管道分别和原液罐(1)和集束式过滤器(3)的进料口连接，所述集束式过滤器(3)的出料口连接电磁过滤机(4)的进料口，所述电磁过滤机(4)的出料口与动态膜系统(5)的进料口连接，所动态膜系统(5)浓液出口与集束式过滤器(3)的进料口连接，所述电磁过滤机(4)出料口还连接有纳米粒子收集罐(9)。
2.根据权利要求1所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，还包括第二增压泵(7)和反渗透膜系统(6)，所述动态膜系统(5)的清液出口通过第二增压泵(7)与反渗透膜系统(6)连接。
3.根据权利要求2所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述反渗透膜系统(6)的清液出口连接至电磁过滤机(4)的进液口(44)，所述反渗透膜系统(6)的浓液出口连接至原液罐(1)。
4.根据权利要求1所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述集束式过滤器(3)底部排渣阀连接有集渣罐(8)。
5.根据权利要求1所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述电磁过滤机(4)内设有磁极(41)、螺旋搅拌器(42)和曝气装置(43)。
6.根据权利要求5所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述电磁过滤机(4)内壁周围还设有喷雾干燥装置。
7.根据权利要求6所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述电磁过滤机(4)顶部的进液口(44)还连接有溶剂罐(10)。
8.根据权利要求7所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述电磁过滤机(4)顶部第二进气口(45)连接有压缩气体罐(11)。
9.根据权利要求8所述回收Fe3O4纳米粒子的过滤分离系统，其特征在于，所述压缩气体罐(11)连接至集束式过滤器(3)的第一进气口(31)和出液口，所述压缩气体罐(11)还连接至曝气装置(43)。
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