CN216457058U - 基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废乳化液处理的技术领域，尤其涉及一种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置。包括磁性颗粒操控系统、乳化液流路和破乳分离操作平台，直接利用微米级磁性颗粒，利用交变电磁场束缚流路中的磁性颗粒，并使其产生横向往复运动，形成磁性颗粒动态床，乳化液自下而上流经床层的过程中，液滴可以被颗粒捕集，进一步碰撞和聚并，发生粗粒化破乳过程。首次利用交变电磁场构建磁性颗粒动态床，使乳化液液滴沿垂直于磁性颗粒往复运动的方向上流经床层的过程中完成破乳及油水分离过程，直接利用微米级磁性颗粒在较小颗粒投加量下对乳化液进行高效破乳，并实现了连续运行和油的回收。

Description

基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种连续破乳分离装置，尤其涉及一种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置。

背景技术

在“中国制造2025”行动纲领的带领下，高品质金属加工液的用量随着我国精密机械加工行业飞速发展而与日俱增，这些金属加工液循环使用至失效后便成为废乳化液，废乳化液具有极高的环境污染和生态风险，属于危险废弃物（代码HW09）。机械加工废乳化液中含有大量的矿物油和表面活性剂，乳化液滴在表面活性剂形成的油水界面膜包裹下以微/纳米级液滴稳定分散于水相中，稳定性较强，破乳和油水分离难度较大。

化学药剂破乳由于技术成熟、简单易行、建设运行成本低，广泛地应用于废乳化液的处理，但存在着着药剂投加量高、絮体产量大、分离速度慢、次生废物产量高等问题。磁性颗粒由于具有表面性质易调控、易受磁场控制、快速磁响应性、可回收利用等优势，在乳化液破乳研究中受到广泛关注。利用磁性颗粒破乳的研究始于2012年，近年来，各种具有特殊表面润湿性、带电性和形貌结构的功能性磁性颗粒被研究者开发，颗粒可基于疏水作用、静电作用、尺寸效应和特殊的形貌结构吸附于油水界面，进而影响油水界面膜的稳定性，并赋予乳化液滴磁响应性，在磁场的作用下实现磁响应液滴与连续相的快速分离，实现破乳。

现阶段磁性颗粒破乳多采用功能化修饰后的纳米级磁性颗粒，受到成本较高和修饰工作繁琐的限制，相关研究多局限于实验室序批式处理规模，难以直接工程应用，且无法实现连续破乳，而采用成本低廉、无需特定修饰工作的微米级磁性颗粒直接破乳的研究还鲜有报道。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述缺陷，提供一种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置包括磁性颗粒操控系统、乳化液流路和破乳分离操作平台，所述磁性颗粒操控系统由函数发生器、2个功率放大器、变压器以及一对直流吸盘式电磁铁，函数发生器通过电线连接2个功率放大器，功率放大器上连接变压器；

所述乳化液流路由进水槽、出水槽、废油槽、管路蠕动泵和油水分离室组成，进水槽通过管路连接在油水分离室的下端，出水槽、废油槽通过管路连接在油水分离室的上端；

所述破乳分离操作平台由平台、滑轨、呈对称布置的两个电磁铁固定器以及油水分离室固定器组成，电磁铁固定器、滑轨固定在平台上，在电磁铁固定器之间设有油水分离室固定器；

所述油水分离室固定在油水分离室固定器上；

所述直流吸盘式电磁铁固定在电磁铁固定器上。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述在进水槽连接油水分离室的管路上设有管路蠕动泵。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述直流吸盘式电磁铁的有效工作面紧贴于油水分离室的左右下表面。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述油水分离室固定器、电磁铁固定器连接在滑轨上，并且油水分离室固定器和电磁铁固定器之间的相对距离可沿滑轨任意调节。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述油水分离室上设有出水口，出水口管道向上弯曲至一定高度后弯曲成水平管。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述油水分离室上设有排油口管道，排油口管道为水平，设有排油阀，其高度低于油水分离室上的出水口水平管段。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述滑轨可沿水平或者竖直方向固定在平台上。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述滑轨上设有刻度线。

根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括所述平台两侧边缘装有可以方便地移动整套装置的握把。

本实用新型的有益效果是：这种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置的结构简单，使用效果好，直接利用微米级磁性颗粒，利用交变电磁场束缚流路中的磁性颗粒，并使其产生横向往复运动，形成磁性颗粒动态床，乳化液自下而上流经床层的过程中，液滴可以被颗粒捕集，进一步碰撞和聚并，发生粗粒化破乳过程。首次利用交变电磁场构建磁性颗粒动态床，使乳化液液滴沿垂直于磁性颗粒往复运动的方向上流经床层的过程中完成破乳及油水分离过程，直接利用微米级磁性颗粒在较小颗粒投加量下对乳化液进行高效破乳，并实现了连续运行和油的回收。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本发明提供的一种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置整体示意图；

图2是油水分离室与直流吸盘式电磁铁正视图的结构示意图；

图3是油水分离室与直流吸盘式电磁铁侧视图的结构示意图；

其中：1、磁性颗粒操控系统，2、乳化液流路，3、破乳分离操作平台，1-1、函数发生器，1-2、功率放大器，1-3、变压器，1-4、直流吸盘式电磁铁，2-1、进水槽，2-2、出水槽，2-3、废油槽，2-4、蠕动泵，2-5、油水分离室，3-1、平台，3-2、滑轨，3-3、电磁铁固定器，3-3、电磁铁固定器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，图中包括磁性颗粒操控系统1、乳化液流路2和破乳分离操作平台3，所述磁性颗粒操控系统1由函数发生器1-1、2个功率放大器1-2、变压器1-3以及一对直流吸盘式电磁铁1-4，函数发生器1-1通过电线连接2个功率放大器1-2，功率放大器1-2上连接变压器1-3；所述乳化液流路2由进水槽2-1、出水槽2-2、废油槽2-3、管路蠕动泵2-4和油水分离室2-5组成，进水槽2-1通过管路连接在油水分离室2-5的下端，出水槽2-2、废油槽2-3通过管路连接在油水分离室2-5的上端；所述破乳分离操作平台3由平台3-1、滑轨3-2、呈对称布置的两个电磁铁固定器3-3以及油水分离室固定器3-4组成，电磁铁固定器3-3、滑轨3-2固定在平台3-1上，在电磁铁固定器3-3之间设有油水分离室固定器3-4；所述油水分离室2-5固定在油水分离室固定器3-4上；所述直流吸盘式电磁铁1-4固定在电磁铁固定器3-3上。

进一步，所述在进水槽2-1连接油水分离室2-5的管路上设有管路蠕动泵2-4。

进一步，所述直流吸盘式电磁铁1-4的有效工作面紧贴于油水分离室2-5的左右下表面，将分离室分为上下两个区域。分离室上部不受磁场作用，下部为磁场作用区，如图2所示。

进一步，所述油水分离室固定器3-4、电磁铁固定器3-3连接在滑轨3-2上，并且油水分离室固定器3-4和电磁铁固定器3-3之间的相对距离可沿滑轨任意调节，破乳分离操作平台可适应多种尺寸和形状的电磁铁和油水分离室。

进一步，所述油水分离室2-5上设有出水口，出水口管道为向上弯曲至一定高度后弯曲成水平管，参见图3。

进一步，所述油水分离室2-5上设有排油口管道，排油口管道为水平，其高度低于油水分离室2-5上的出水口水平管段，排油口管道设有排油阀门，可定期排出液面浮油，参见图3。

进一步，所述滑轨3-2可沿水平或者竖直方向固定在平台3-1上，适用于横向流油水分离室，其颗粒纵向往复运动，并且适用于纵向流油水分离室，其颗粒横向往复运动。

进一步，所述滑轨3-2上设有刻度线，可以方便地度量所述两吸盘式电磁铁与油水分离室间的距离。

进一步，所述平台3-1两侧边缘装有可以方便地移动整套装置的握把。

具体实施步骤如下：

（1）分别连接和安装磁性颗粒操控系统1、乳化液流路2以及破乳分离操作平台3。两吸盘式电磁铁1-4的有效作用面紧贴于所述油水分离室2-5左右表面下部，将分离室分为上下两个区域。分离室上部不受磁场作用，下部为磁场作用区，参见附图2。

（2）调将所述函数发生器1-1双通道波形设置为CMOS波，输出幅度12 V，频率设为2Hz，双通道相位差180°，所述功率放大器放大倍数设为2倍。

（3）开启磁性颗粒操控系统1，向两吸盘式电磁铁1-4输入电流信号；向所述油水分离室2-5中加入2 g磁性颗粒，在磁性颗粒操控系统1作用下，磁性颗粒会在所述油水分离室2-5下部磁场作用区产生横向往复运动，形成磁性颗粒动态床，分离室上部提供固液分离作用，脱离磁场束缚的磁性颗粒将沉降至下部磁场作用区并被磁场捕获。

（4）启动蠕动泵2-4，以10 ml/min的流量向所述油水分离室2-5中泵入乳化液，乳化液以垂直于磁性颗粒往复运动的方向自下而上流经动态床层，完成破乳及油水分离过程。在此流量下，乳化液在所述油水分离室2-5磁场作用区的水力停留时间为120 s。

（5）随着装置的运行，油水分离室2-5液面会积聚一定的浮油，可定期打开所述油水分离室2-5排油阀门撇除分离室内积聚的浮油。

（6）每隔5-20min从出水管取样测试出水透光率，以表征装置连续运行效果。

（7）使用完毕后，清洗整个流路，并拆卸装置备用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，包括磁性颗粒操控系统（1）、乳化液流路（2）和破乳分离操作平台（3），其特征在于：

所述磁性颗粒操控系统（1）由函数发生器（1-1）、2个功率放大器（1-2）、变压器（1-3）以及一对直流吸盘式电磁铁（1-4），函数发生器（1-1）通过电线连接2个功率放大器（1-2），功率放大器（1-2）上连接变压器（1-3）；

所述乳化液流路（2）由进水槽（2-1）、出水槽（2-2）、废油槽（2-3）、管路蠕动泵（2-4）和油水分离室（2-5）组成，进水槽（2-1）通过管路连接在油水分离室（2-5）的下端，出水槽（2-2）、废油槽（2-3）通过管路连接在油水分离室（2-5）的上端；

所述破乳分离操作平台（3）由平台（3-1）、滑轨（3-2）、呈对称布置的两个电磁铁固定器（3-3）以及油水分离室固定器（3-4）组成，电磁铁固定器（3-3）、滑轨（3-2）固定在平台（3-1）上，在电磁铁固定器（3-3）之间设有油水分离室固定器（3-4）；

所述油水分离室（2-5）固定在油水分离室固定器（3-4）上；

所述直流吸盘式电磁铁（1-4）固定在电磁铁固定器（3-3）上。

2.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述在进水槽（2-1）连接油水分离室（2-5）的管路上设有管路蠕动泵（2-4）。

3.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述直流吸盘式电磁铁（1-4）的有效工作面紧贴于油水分离室（2-5）的左右下表面。

4.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述油水分离室固定器（3-4）、电磁铁固定器（3-3）连接在滑轨（3-2）上，并且油水分离室固定器（3-4）之间的相对距离、电磁铁固定器（3-3）之间的相对距离可沿滑轨任意调节。

5.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述油水分离室（2-5）上设有出水口，出水口管道为向上弯曲至一定高度后弯曲成水平管。

6.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述油水分离室（2-5）上设有排油口，排油口管道为水平，设有排油阀，其高度低于油水分离室（2-5）上的出水口水平管段。

7.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述滑轨（3-2）可沿水平或者竖直方向固定在平台（3-1）上。

8.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述滑轨（3-2）上设有刻度线。

9.如权利要求1所述的基于磁性颗粒动态床的乳化液连续破乳分离装置，其特征在于：所述平台（3-1）两侧边缘装有可以方便地移动整套装置的握把。

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