本发明专利技术提供一种用于磁稳定流化床的磁性颗粒原位分离装置，该装置包括一磁稳定流化床，其特征在于，所述的装置还包括一位于磁稳定流化床内部的永磁铁原位分离系统，该原位分离系统包含：一带有密封底且中心开有出料口的隔离筒，所述的隔离筒嵌套固定在套筒的上端口；所述的隔离筒内放置两个同轴布置的环形永磁铁；所述的两个环形永磁铁分别通过固定轴套固定在两个曲柄连杆机构的曲柄连杆的底端，曲柄连杆上端与绕轴旋转的圆盘相连，两个圆盘由电机同步反向驱动进行相反方向上下周期往复运动；所述的隔离筒正下方设有锥形缩斗，所述的锥形缩斗的最下方设有一圆弧形挡板，所述的圆弧形挡板通过连接杆与锥形缩斗末端的导流管相连。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁性颗粒分离装置，特别涉及到一种用于磁稳定流化床的磁性颗 粒原位分离装置。
技术介绍
超顺磁性纳米/微米颗粒由于具有很大的表面积，表面活性很高，因此，在热力学 上很不稳定，很容易凝聚成团。为了防止磁性颗粒之间的凝聚作用，使其形成稳定的胶体溶 液，需要在制备过程中对磁性颗粒表面进行修饰，经过修饰的磁性颗粒表面应带有较丰富 的活性功能基团，如-NH2、-C00H、-OH和-CHO等，以便偶联生物分子和亲和配基，得到适合 各种应用的适合磁性载体。磁性颗粒内部含有磁性粒子，具有超顺磁性，当在有外加磁场下 表现出较好的磁性，而在去除外加磁场后，磁性颗粒的剩磁为零，因而其可在外加磁场的作 用下方便地控制和分离。此磁性颗粒表面本身具有或通过表面改性带有多种活性的功能基 团，可进行生物活性物质(如蛋白质、核酸、酶等)的分离，可以偶联特异性分子(如特异性 配体、抗体、抗原等)来专一性地分离生物大分子，也可进行酶的固定化并进行相应的酶催 化反应。此外，超顺磁性纳米/微米颗粒在经过表面修饰后，可直接用于化学合成、石油化 工等领域的化学反应催化剂进行化学催化反应。因而，超顺磁性纳米/微米载体在生物产 品的分离、酶催化、化学催化等领域有着广泛的应用前景。磁场流化床(Magnetically Fluidized Bed, MFB)是将外加的磁场引入普通的 流化床，采用磁敏性颗粒作为床层介质的固液相处理系统，是流态化技术与电磁技术相结 合的产物，是一种新型、高效的流态化技术。而磁稳定流化床(MagneticallyMabilized Fluidized Bed,MSFB)是MFB的特殊形式，它是在轴向不随时间变化的均勻磁场下形成的、 只有微弱运动的稳定床层。MFB和MSFB都具有振动小、噪声小、稳定性好、操作范围宽和 适应性广等特点，同时集固定床与传统流化床的优点于一身固体颗粒装卸方便、可循环使 用；传质传热速率高等，有很高的开发价值和广阔的应用前景。为了满足超顺磁性纳米/微米颗粒在生物产品的分离、酶催化、化学催化等领域 的应用的需求，磁稳定流化床被得以广泛的应用。然而，随着材料科学的发展，采用的磁性 颗粒都是具有较大表面积的纳米级或微米级颗粒，这导致磁性颗粒极易从磁场流化床中逸 出。磁稳定流化床一般采用电磁线圈来产生磁场，在磁稳定流化床的实际应用过程中存在 着下述问题少量细磁性颗粒载体/催化剂从反应器出口处被液体夹带流出，造成分离介 质的流失；为防流失，通常通过增加外加电磁线圈的电压和电流来加大磁场强度，这一做法 不但会增加磁场流化床操作的能耗，而且在强磁场下，磁稳定流化床处于冻结区，磁性吸附 载体呈链状，床内出现沟流现象，流体分布不均勻，导致传质效率降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服上述现有以超顺磁性纳米/微米颗粒为分离载体/催 化剂的磁稳定流化床存在的缺陷，从而提供一种用于磁稳定流化床的磁性颗粒原位分离装置。本专利技术提出的装置可以实现磁场流化床中逸出纳米级/微米级磁性颗粒的有效 分离，并将磁性颗粒返回反应器中循环使用，而且结构简单，易操作。为了实现上述目的，本专利技术的一种用于磁稳定流化床的磁性颗粒原位分离装置， 该装置包括一磁稳定流化床9，所述的磁稳定流化床9包含一套筒6，所述的套筒6包含上 部的圆柱筒部分和下部的锥体部分，所述的上部的圆柱筒部分和下部的锥体部分通过液体 分布板10进行分割，所述的下部的锥体部分的底部中央有一液体进料口 11，所述的套筒6 的外部固设有一组电磁线圈组8 ；其特征在于，所述的装置还包括一位于磁稳定流化床9内部的永磁铁原位分离系统17，该永磁 铁原位分离系统17包含一带有密封底且中心开有出料口 14的隔离筒5，所述的隔离筒5嵌套固定在套筒 6的上端口 ；所述的隔离筒5内放置两个同轴布置的环形永磁铁15，所述的环形永磁铁的磁 场强度为2000 4000奥斯特；所述的两个环形永磁铁15分别通过固定轴套3固定在两个 曲柄连杆机构2的曲柄连杆4的底端，曲柄连杆4上端与绕轴旋转的圆盘1相连，两个圆盘 1由电机13同步反向驱动，进而所述的两个环形永磁铁进行相反方向上下周期往复运动； 所述的隔离筒5正下方设有锥形缩斗19，所述的锥形缩斗19的最下方设有一圆弧形挡板 22，所述的圆弧形挡板22通过连接杆21与锥形缩斗19末端的导流管20相连，且所述的圆 弧形挡板22的下沿圆周直径与导流管20直径比为1 1.1 1.3。作为本专利技术的一个改进，所述的套筒6的内壁上位于隔离筒5下方设有环形挡板 7，该环形挡板7的内圆环面位于隔离筒5的外壁沿线以内；该环形挡板7用于防止磁性颗 粒进入隔离筒5外壁与套筒6内壁之间形成的环隙部分形成死角。所述的锥形缩斗19通过固定杆18固定于环形挡板7下方，其上沿位于外设的电 磁线圈8的上方，其上沿圆周位于隔离筒5的外壁圆周沿线以外。作为本专利技术的又一改进，所述的隔离筒5内还固定设有一同轴布置的隔磁筒16， 形成双层套筒结构，该双层套筒结构用于分别放置两个同轴布置的环形永磁铁15。所述的 隔磁筒16由具有隔磁作用的塑料制成，且所述的隔离筒5的上沿圆周与套筒6的上部圆柱 筒的上沿圆周处于同一水平面。所述的套筒6、隔离筒5、锥形缩斗19或环形挡板7的材质为不锈钢、玻璃或塑料。本专利技术的优点在于，所述的永磁铁原位连续分离系统17位于磁场流化床的内部， 可以实现磁性颗粒的原位分离，设计简单，操作简便；圆弧形挡板22的设计，可以有效的实 现磁性颗粒的重复利用，防止上升流体对导流管20中下降磁性颗粒的干扰，减轻导流管20 中下降磁性颗粒对磁稳定流化床9的扰动；通过环形永磁铁15的周期运动，可以在保证磁 场流化床连续运转的前提下，实现对逸出磁性颗粒的连续分离。此外，本专利技术的磁性颗粒连 续永磁铁连续分离装置用于进行固液两相反应的磁稳定流化床中，通过环形永磁铁15的 周期往复运动，交替进行磁性颗粒的吸附和脱离，可达到对纳米级/微米级磁性颗粒的捕 获和释放，并进入再循环利用，有利于改善磁稳定流化床的运行效率。附图说明图1为本专利技术的磁性颗粒永磁铁原位分离装置的结构示意图2为本专利技术的磁性颗粒永磁铁原位分离装置的一种使用状态示意图；图3为本专利技术的磁性颗粒永磁铁原位分离装置的另一种使用状态示意图。附图标识1、圆盘4、曲柄连杆7、环形挡板10、液体分布板13、直流电机16、隔磁筒19、锥形缩斗22、弧形挡板具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的装置及其使用效果进行说明。如图1所示，本专利技术的磁稳定流化床9和永磁铁原位分离系统17。其中，磁稳定流化床9有一套筒6，套筒6底部为锥形，套筒6的筒壁上设有环形挡 板7，在流化床里面的下面装有液体分布板10，流化床底部中央有一液体进料口 11，磁稳定 流化床9的外部设有一组电磁线圈8。一永磁铁原位分离系统17，有一带有密封底的隔离筒5，隔离筒5内部同轴固设一 隔磁筒16，组成由两个同圆心不同半径圆柱体构成的双层结构，隔离筒5中心设一出料口 14，隔离筒5固定安装在套筒6上部的中心位置，隔离筒5内放置两个同轴布置的环形永磁 铁15，环形永磁铁15固定在两个曲柄连杆机构2的曲柄连杆4的底端，曲柄连杆4上穿固 定轴套3且其上端与绕轴旋转的圆盘1本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于磁稳定流化床的磁性颗粒原位分离装置，该装置包括一磁稳定流化床（９），所述的磁稳定流化床（９）包含：一套筒（６），所述的套筒（６）包含上部的圆柱筒部分和下部的锥体部分，所述的上部的圆柱筒部分和下部的锥体部分通过液体分布板（１０）进行分割，所述的下部的锥体部分的底部中央有一液体进料口（１１），所述的套筒（６）的外部固设有一组电磁线圈组（８）；其特征在于，所述的装置还包括一位于磁稳定流化床（９）内部的永磁铁原位分离系统（１７），该永磁铁原位分离系统（１７）包含：一带有密封底且中心开有出料口（１４）的隔离筒（５），所述的隔离筒（５）嵌套固定在套筒（６）的上端口；所述的隔离筒（５）内放置两个同轴布置的环形永磁铁（１５）；所述的两个环形永磁铁（１５）分别通过固定轴套（３）固定在两个曲柄连杆机构（２）的曲柄连杆（４）的底端，曲柄连杆（４）上端与绕轴旋转的圆盘（１）相连，两个圆盘（１）由电机（１３）同步反向驱动，进而所述的两个环形永磁铁进行相反方向上下周期往复运动；所述的隔离筒（５）正下方设有锥形缩斗（１９），所述的锥形缩斗（１９）的最下方设有一圆弧形挡板（２２），所述的圆弧形挡板（２２）通过连接杆（２１）与锥形缩斗（１９）末端的导流管（２０）相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春朝，王锋，郭晨，安震涛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11
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