本发明专利技术公开了一种磁分离装置及其分离方法，包括分离容器、第一磁体、第二磁体、铁轭、导磁铁棒和第三磁体，所述铁轭的下端呈中部开口状，且所述分离容器处于铁轭的下端开口处之间，所述第一磁体安装在铁轭下端开口处左侧上，所述第二磁体安装在铁轭下端开口处右侧上，所述第一磁体和第二磁体之间电性连接有第二电源。本发明专利技术中，既保证了粒子在磁场的作用下发生团聚，又可以使粒子在运动时带动周围流体发生较强的对流；由于有局部梯度较高磁场的存在，解决了在低梯度磁场中永磁体磁场强度有限，获得的磁速度较低的问题；又因为有梯度差的存在，可以在分离容器的上下表面形成梯度差，可以促使对流作用的发生，加速捕获过程。加速捕获过程。加速捕获过程。
【技术实现步骤摘要】
一种磁分离装置及其分离方法
[0001]本专利技术涉及物质分离
，尤其涉及一种磁分离装置及其分离方法。
技术介绍
[0002]磁分离技术是将物质进行磁场处理的一种技术，其利用梯度磁场力将物质从固体或液体介质中分离或者进行筛选，目前在选矿、污水处理等方面应用较为广泛。磁性纳米粒子因其具有易修饰、超顺磁性以及高比表面积等特性，无论是在学术研究或是工业实践中都有较为广泛的应用，以其为载体的纳米磁分离技术在污水处理、生物化学以及医学等领域展现出巨大的应用潜力。
[0003]值得注意的是，目前大规模的纳米磁分离还极具挑战，这是因为在磁场的作用下，粒子获得的磁速度与粒子粒径的平方成正比，当粒子粒径较小时，粒子获得的磁速度难以克服粒子自身布朗运动、粘性阻力以及沉降带来的影响，从而很难被聚集或者分离。目前常用的方法是提高磁场强度与梯度从而获得更大的磁场力，也就是采用高梯度磁场分离技术。然而，高梯度磁场分离技术存在如下问题：(1)研制和运行成本高；(2)性能提升空间有限，容易达到饱和，其大规模应用也具有较大的局限性，因此，如何在低梯度磁场水平下实现磁分离性能的提升具有重要意义。
[0004]相关研究表明，纳米磁分离过程中的粒子与粒子之间相互作用导致的磁团聚行为以及粒子与流体之间相互作用引起的水动力行为加速了粒子的富集和捕捉，为低梯度磁场下的纳米磁分离提供了可能。但目前现有研究主要集中于单个因素的影响，主要停留在实验验证层面，缺乏相关分离方法以及装置的研发。基于此，我们提出了一种磁分离装置及其分离方法。
专利
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于：为了解决上述记载现有技术中存在的缺陷或改进需求，而提出的一种磁分离装置及其分离方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种磁分离装置，包括分离容器、第一磁体、第二磁体、铁轭、导磁铁棒和第三磁体，所述铁轭的下端呈中部开口状，且所述分离容器处于铁轭的下端开口处之间，所述第一磁体安装在铁轭下端开口处左侧上，所述第二磁体安装在铁轭下端开口处右侧上，所述第一磁体和第二磁体之间电性连接有第二电源，所述分离容器的内部填充有粒子溶液及辅助分离粒子，所述分离容器的内侧设置有导磁铁棒，所述分离容器的下方设置有第三磁体，且第三磁体连接有第一电源。
[0008]作为上述技术方案的进一步描述：
[0009]所述第二磁体、铁轭和第一磁体在通电状态下之间壳形成逆时针分布的磁力线。
[0010]作为上述技术方案的进一步描述：
[0011]所述第一磁体和第二磁体在通电状态下之间可形成有从左至右的均匀磁场。
[0012]作为上述技术方案的进一步描述：
[0013]所述导磁铁棒共设置有多个，且多个导磁铁棒等距分布在分离容器的内侧底部。
[0014]作为上述技术方案的进一步描述：
[0015]所述第三磁体在通电状态下与可多个导磁铁棒共同形成从上至下的局部梯度较高的梯度磁场。
[0016]作为上述技术方案的进一步描述：
[0017]一种磁分离方法，包括步骤如下：
[0018]步骤一：将需要分离的粒子溶液倒入分离容器内，注意调整液面高度以保证液面高度高于第一磁体和第二磁体的上端，达到理想的分离效果；
[0019]步骤二：下方的第三磁体通电后产生梯度磁场，梯度磁场经过导磁铁棒后产生局部梯度较强的磁场，上方的第一磁体和第二磁体通电后在分离容器区域产生水平的均匀磁场；均匀磁场增强了粒子之间的团聚，使得需要分离的粒子易于形成团聚链状体，其作为一个相对粒径较大的粒子可以获得更大的磁速度，从而更容易被捕获；同时，在局部梯度较强的磁场作用下，粒子运动时会与周围流体相互作用，流体的运动又会带动其周围的粒子运动，促进了远离磁体区域粒子的加速捕获；
[0020]步骤三：对于难分离的弱磁性粒子，将辅助分离粒子加入到分离容器中，辅助分离粒子为磁性较强、易于磁分离的粒子，辅助分离粒子在磁场的作用下发生团聚和沉降，在这一过程中辅助分离粒子团聚时也会带动一部分弱磁性粒子团聚，导致其被捕获；同时，辅助分离粒子在磁场作用下运动时也会带动周围流体的运动，进而带动难分离粒子运动，加速难分离的弱磁性粒子的捕捉；
[0021]步骤四：将上层清液倒出，取出辅助分离粒子和弱磁性粒子的混合液，采用常规方法将易分离的辅助分离粒子分离出来，得到纯净的弱磁性粒子溶液。
[0022]作为上述技术方案的进一步描述：
[0023]所述上述第一磁体、第二磁体和第三磁体在进行通电时，通电电压、电流的大小以及时长可根据实际的分离需求进行调整。
[0024]作为上述技术方案的进一步描述：
[0025]所述第一磁体和第二磁体的线圈绕制在铁轭上，将第一磁体和第二磁体产生的磁力线封闭在内部，提高磁场的利用效率。
[0026]作为上述技术方案的进一步描述：
[0027]所述可以根据所分离粒子的难易程度来选择是否需要添加辅助分离粒子，扩大了该装置和方法的适用范围。
[0028]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术中，结合高梯度磁分离和低梯度磁分离的特点，将柱状导磁铁棒分布在电磁体表面，形成局部梯度较高的梯度磁场；这样设置既保证了粒子在磁场的作用下发生团聚，又可以使粒子在运动时带动周围流体发生较强的对流；由于有局部梯度较高磁场的存在，解决了在低梯度磁场中永磁体磁场强度有限，获得的磁速度较低的问题。又因为有梯度差的存在，可以在分离容器的上下表面形成梯度差，可以促使对流作用的发生，加速捕获过程。
[0030]2、本专利技术中，将粒子的沉降与团聚结合起来，加速粒子分离的过程。在分离容器上
方一对磁体产生了水平方向的磁场，需要分离的粒子在该磁场的作用下发生团聚，与梯度磁场下的粒子的团聚作用相互叠加，增强了粒子之间的团聚作用从而形成更大的团聚体，获得更高的此速度，加速粒子的分离过程。
[0031]3、本专利技术中，提出了加入辅助分离粒子这一方法，辅助分离粒子无需与难分离的弱磁性粒子发生反应，辅助分离的粒子在梯度磁分离过程中也会有发生团聚和带动周围流体的运动，在辅助分离的粒子团聚的过程中，也会带动一部分弱磁性粒子团聚，导致其被捕获；辅助分离的粒子在被捕获过程中会对其周围流体产生扰动作用，也会加速难以分离的弱磁性粒子的捕获分离。
附图说明
[0032]图1为本专利技术磁分离装置的整体示意图；
[0033]图2为本专利技术磁分离装置产生的磁场示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例2的示意图。
[0035]图例说明：
[0036]1、粒子溶液；2、分离容器；3、第一磁体；4、第二磁体；5、铁轭；6、导磁铁棒；7、第三磁体；8、第一电源；9、第二电源；10、均匀磁场；11、磁力线；12、梯度磁场；13、辅助分离粒子。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁分离装置，包括分离容器(2)、第一磁体(3)、第二磁体(4)、铁轭(5)、导磁铁棒(6)和第三磁体(7)，其特征在于，所述铁轭(5)的下端呈中部开口状，且所述分离容器(2)处于铁轭(5)的下端开口处之间，所述第一磁体(3)安装在铁轭(5)下端开口处左侧上，所述第二磁体(4)安装在铁轭(5)下端开口处右侧上，所述第一磁体(3)和第二磁体(4)之间电性连接有第二电源(9)，所述分离容器(2)的内部填充有粒子溶液(1)及可选的辅助分离粒子(13)，所述分离容器(2)的内侧设置有导磁铁棒(6)，所述分离容器(2)的下方对称设置有第三磁体(7)，且第三磁体(7)连接有第一电源(8)。2.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于，所述第二磁体(4)、铁轭(5)和第一磁体(3)在通电状态下产生沿铁轭(5)内部逆时针分布的磁力线(11)。3.根据权利要求2所述的一种磁分离装置，其特征在于，所述第一磁体(3)和第二磁体(4)在通电状态下之间可形成有从左至右的均匀磁场(10)。4.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于，所述导磁铁棒(6)共设置有多个，且多个导磁铁棒(6)等距分布在分离容器(2)的内侧底部。5.根据权利要求1所述的一种磁分离装置，其特征在于，所述第三磁体(7)在通电状态下与可多个导磁铁棒(6)共同形成从上至下的局部梯度较高的梯度磁场(12)。6.使用如权利要求1所述的磁分离装置的一种磁分离方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：将需要分离的粒子溶液(1)倒入分离容器(2)内，注意调整液面高度以保证液面高度高于第一磁体(3)和第二磁体(4)的上端，达到理想的分离效果；步骤二：下方的第三磁体(7)通电后产生梯度磁场(12)，梯度磁场(12)经过导磁铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱守伟，杨益，王宁军，
申请(专利权)人：安徽中劭环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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