一种磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统

1.本技术属于磁性吸附剂制备技术领域，尤其涉及一种磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统。


背景技术：

2.随着现代多孔材料的发展，大量的多孔纳米材料被应用于各个领域，其中作为吸附剂是工业中常见的应用之一。但对于吸附剂有效地回收再利用是目前所需解决的重要任务，因此需要一种简单有效的合成装置来生产一种具有磁性可回收功能的吸附剂。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本技术实施例提供了一种磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统，可以实现产物的连续化生产，所述技术方案如下：
4.本技术提供一种磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统，包括反应器组件、产物收集装置、磁力收集装置及干燥装置，所述反应器组件包括至少一个反应器，各所述反应器通过管路依次连接形成连续生产的串联回路，所述反应器具有物料进口和物料出口，所述反应器的物料出口与相邻的下一反应器的物料进口通过管路连接，以使各所述反应器内的物料顺次流通并从末端的反应器排出；所述产物收集装置与末端的所述反应器连接以收集经过所述反应器组件后的最终产物；所述磁力收集装置与所述产物收集装置对应设置并根据磁场作用力收集最终产品；所述干燥装置与所述产物收集装置连接，以对最终生成产物进行干燥处理；其中，在所述反应器的腔体内设有搅拌器，在所述反应器的外壁设有磁场扰动器，所述反应器腔体内的物料包括磁性纳米粒子，通过所述搅拌器和所述磁场扰动器实现所述磁性纳米粒子在所述反应器中的充分反应。
5.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，在所述反应器的底部设有加热套，所述加热套包裹所述反应器的底面及所述反应器外壁上的所述磁场扰动器至少部分，以对所述反应器加热。
6.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述干燥装置为微波辅助真空干燥装置，以使最终生成产物干燥均匀、介孔均一。
7.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述搅拌器为磁性搅拌器，磁强度0-10000gs。
8.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述物料进口包括数个反应物进口和一溶剂进口，所述物料出口包括产物排出口和溶剂出口，数个所述反应物进口用于向所述反应器内添加不同反应物，所述溶剂进口与外部溶剂存储设备连接，所述溶剂出口与所述溶剂进口连接，以形成溶剂循环回路。
9.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，在所述产物收集装置一侧设有出口阀，用于排出最终生成产物中的溶剂，且所述出口阀与陶瓷膜组件连接，用于收集最终生成产物中的溶剂并使溶剂中挥发性有机物达标后排放。
10.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述反应器组件包括顺次连接的第一反应器、第二反应器和第三反应器，所述第一反应器的产物排出口通过管路与所述第二反应器的反应物进口连接，所述第二反应器的产物排出口通过管路与所述第三反应器的反应物进口连接，所述第三反应器的产物排出口通过管路与所述产物收集装置连接。
11.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述第三反应器的另一产物排出口通过管路与所述第二反应器的反应物进口连接，以对未完全反应的物料进行二次反应。
12.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述第一反应器通过所述反应物进口向所述第一反应器内加入反应物：四氧化三铁和巯基乙酸，所述第一反应器通过所述溶剂进口向所述第一反应器内加入溶剂：无水乙醇；所述第二反应器通过所述反应物进口向所述第二反应器内加入反应物：四氯化锆，所述第二反应器通过所述溶剂进口向所述第二反应器内加入溶剂：n，n-二甲基甲酰胺；所述第三反应器通过所述反应物进口向所述第三反应器内加入反应物：对苯二甲酸，所述第三反应器通过所述溶剂进口向所述第三反应器内加入溶剂：n，n-二甲基甲酰胺。
13.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，在所述反应器上方设有电机，所述电机驱动所述搅拌器旋转，所述电机通过支架与所述反应器的外壁连接。
14.本技术的磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统所带来的有益效果为，本技术通过在反应器上设置搅拌器和磁力扰动器能够实现反应器内的磁珠与多孔材料的均匀反应，提高材料性能，且搅拌器转速可调，磁力扰动器的扰动速率也可以调节，可以根据反应物的质量和磁性强弱来调节搅拌器的转速和磁力扰动器的强弱，从而达到最佳合成效果，本技术可适用于各种尺寸的磁性颗粒，具有较强的通用性；同时本技术通过数个管路连接的反应器可以实现产物的连续化生产，本技术结构简单，操作方便。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本技术的磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统整体结构示意图；
17.图2是本技术的反应器的剖面结构示意图；
18.图3是本技术的反应器的俯视图。
19.附图标记：1-机架，2-电机，3-支架，4-溶剂进口，5-磁场扰动器，6-加热套，7-溶剂出口，8-产物排出口，9-反应物进口，10-搅拌轴，11-搅拌叶，12-第一反应器，13-第二反应器，14-第三反应器，15-产物收集装置，16-磁力收集装置，17-干燥装置，18-出口阀，19-陶瓷膜组件。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
21.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
22.根据一实施例提供的磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统，如图1所示，包括反应器组件、产物收集装置15、磁力收集装置16及干燥装置17，所述反应器组件包括至少一个反应器，各所述反应器通过管路依次连接形成连续生产的串联回路，所述反应器具有物料进口和物料出口，所述反应器的物料出口与相邻的下一反应器的物料进口通过管路连接，以使各所述反应器内的物料顺次流通并从末端的反应器排出；所述产物收集装置15与末端的所述反应器连接以收集经过所述反应器组件后的最终产物；所述磁力收集装置16与所述产物收集装置15对应设置并根据磁场作用力收集最终产品；所述干燥装置17与所述产物收集装置16连接，以对最终生成产物进行干燥处理；其中，在所述反应器的腔体内设有搅拌器，在所述反应器的外壁设有磁场扰动器5，所述反应器腔体内的物料包括磁性纳米粒子，通过所述搅拌器和所述磁场扰动器5实现所述磁性纳米粒子在所述反应器中的充分反应。根据上述实施例，通过设置数个管路连接的反应器可实现生产的连续性，本技术主要用于核壳磁性吸附材料的制备，在每个反应器上都装有搅拌器以实现对物料的搅拌，使得物料混合均匀且充分反应，并且每个反应器的周围装有磁场扰动器5进行磁力扰动，磁场扰动器5可以根据反应器内的纳米磁性材料的粒径调节扰动速率，可以起到促进反应和收集产物的作用。
23.具体地，磁力扰动器5位于反应器的四周，由于反应器中具有密度较大的磁性纳米粒子，在较低转速的机械搅拌下，并不能使该颗粒均匀分散在反应溶剂中并与溶剂充分接触，导致材料产率较低；若机械搅拌速率较高，也会导致反应物接触时间短，影响晶体生长，降低材料产率，因此本技术通过在反应器外部包裹磁力扰动器5，可以使得磁性颗粒在适当低速搅拌的情况下具有较好的分散性并与反应溶剂有效接触，进而提高材料的产率。
24.本技术结构简单，操作方便，搅拌器和磁力扰动器5能够实现反应器内的磁珠与多孔材料的均匀反应，提高材料性能，且搅拌器转速可调，磁力扰动器5的扰动速率也可以调节，可以根据反应物的质量和磁性强弱来调节搅拌器的转速和磁力扰动器5的强弱，从而达到最佳合成效果，本技术可适用于各种尺寸的磁性颗粒，具有较强的通用性；同时本技术通过数个管路连接的反应器可以实现产物的连续化生产。
25.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1-2
所示，在所述反应器的底部设有加热套6，所述加热套6包裹所述反应器的底面及所述反应器外壁上的所述磁场扰动器5至少部分，以对所述反应器加热。其中，当反应器外部需要加热套6时，可将搅拌器改为具有微磁性搅拌叶11，磁场强度为0.1-0.5t。在低速搅拌情况下，提高粒子分散性。根据上述实施例，通过在反应器底部套装加热套，可对反应器均匀地加热，使得反应物受热均匀，反应更加充分。
26.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1所示，所述干燥装置17为微波辅助真空干燥装置，以使最终生成产物赋磁聚合物干燥均匀、介孔均一。根据上述实施例，采用微波辅助真空干燥装置，物料干燥速度快，可节省干燥能耗30-50％，产物磁响应特性、均一性均优于常规干燥设备。
27.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，所述搅拌器为磁性搅拌器，磁强度0-10000gs。具体地，所述搅拌器的搅拌叶为磁性搅拌叶，磁强度0-10000gs，由不锈钢外包的磁板固定在不锈钢支撑架上，外喷0.1-0.5厚度的耐磨层构成。磁性搅拌叶搅动过程中，悬浮溶液中的磁粒子因弱磁作用随磁性搅拌叶有规则傅动态旋转排列，则生成的产物磁性及表面沉积物比较均一，无死角。
28.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1-2所示，所述物料进口包括数个反应物进口9和一溶剂进口4，所述物料出口包括产物排出口8和溶剂出口7，数个所述反应物进口9用于向所述反应器内添加不同反应物，所述溶剂进口4与外部溶剂存储设备连接，所述溶剂出口7与所述溶剂进口4连接，以形成溶剂循环回路。或在每个反应器上设置一溶剂收集回用装置，以将溶剂回收。根据上述实施例，通过设计溶剂循环回路可以实现溶剂的回收再利用，节省成本。
29.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1所示，在所述产物收集装置15一侧设有出口阀18，用于排出最终生成产物中的溶剂，且所述出口阀18与陶瓷膜组件连接，用于收集最终生成产物中的溶剂并使溶剂中挥发性有机物(voc)达标后排放。根据上述实施例，所述陶瓷膜组件为选择性渗透膜组件，可截留回用所排放相系中的有效物料，使得排放所携带溶剂得到有效回收并返回资源化利用，无污染，绿色环保，溶剂单程回收率99％以上。
30.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1所示，所述反应器组件包括顺次连接的第一反应器12、第二反应器13和第三反应器14，所述第一反应器12的产物排出口8通过管路与所述第二反应器13的反应物进口9连接，所述第二反应器13的产物排出口8通过管路与所述第三反应器14的反应物进口9连接，所述第三反应器14的产物排出口8通过管路与所述产物收集装置15连接。根据上述实施例，本技术的磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统包括三个反应器，可实现简单连续的磁性材料合成。
31.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1所示，所述第三反应器14的另一产物排出口8通过管路与所述第二反应器13的反应物进口9连接，以对未完全反应的物料进行二次反应。
32.例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1所示，所述第一反应器12通过所述反应物进口9向所述第一反应器12内加入反应物：四氧化三铁和巯基乙酸，所述第一反应器12通过所述溶剂进口4向所述第一反应器12内加入溶剂：无水乙醇；所述第二反应器13通过所述反应物进口9向所述第二反应器13内加入反应物：四氯
化锆，所述第二反应器13通过所述溶剂进口4向所述第二反应器13内加入溶剂：n，n-二甲基甲酰胺；所述第三反应器14通过所述反应物进口9向所述第三反应器14内加入反应物：对苯二甲酸，所述第三反应器14通过所述溶剂进口4向所述第三反应器14内加入溶剂：n，n-二甲基甲酰胺。根据上述实施例，本技术的三个反应器内所添加的物料如下表1所示：
33.表1
[0034][0035]
根据上述实施例，通过本技术的磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统最终制得赋磁多孔吸附剂。
[0036]
例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1-2所示，在所述反应器上方设有电机2，所述电机2驱动所述搅拌器旋转。
[0037]
例如，在一个实施例提供的所述磁响应复合吸附剂制备工艺及其系统中，如图1-2所示，所述电机2通过支架3与所述反应器的外壁连接。
[0038]
具体地，电机2通过机架1固定安装，机架1通过支架3与所述反应器的外壁连接，所述搅拌器包括搅拌轴10，在搅拌轴10上设有搅拌叶11。
[0039]
尽管已经出于说明性目的对本技术的实施例进行了公开，但是本领域技术人员将认识的是：在不偏离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。