积(annular volume)。上端板和下端板以及外壁由合适的非磁性材料构造。在样品设备中，使用透明塑料材料以便能够观察腔室的内容。
[0038]如果包含具有磁性的颗粒的待处理流体被引入处理腔室10中，则磁场发生器的运转将导致磁性颗粒在处理腔室中的总体旋转运动。例如，该流体可以是待处理的液体，诸如需要净化的水，而且该颗粒优选为具有磁性和用于净化水的适合特性的纳米颗粒。
[0039]在使用四极感应电动机作为永磁发电机的基础的实验中，对定子施加50Hz的交流电源，在处理腔室中产生25Hz的旋转磁场，其中磁场强度大约为0.15T。悬浮在处理腔室内的液体中的磁性颗粒被观察到以围绕处理腔室旋转的方式移动，同时呈现出复杂的局部涡旋运动。
[0040]图5示意性地示出处理腔室的示例性实施例，该处理腔室形成基于上述原理工作的设备的一部分。处理腔室10是大体圆柱形的，具有圆柱形外壁28、与该外壁同轴的内壁30以及相对的端壁32和34。因此，处理腔室限定了在平面图中呈环形的容积。该处理腔室设有接近其一个端壁34的流体入口 36和接近相反的端壁32的流体出口 38。加压流体可经由入口被引入到处理腔室中，并且在腔室范围内以旋涡运动移动，直到其经由出口排出。
[0041]所例示的处理腔室可形成使用具有磁性以及用于净化水的适合特性的纳米颗粒来净化液体(特别是水)的装置的一部分。该处理腔室由如上所述的磁场发生器包围，以在处理腔室内产生旋转磁场。优选地，该旋转磁场以与水在反应腔室中的涡旋旋转相反的方向旋转。这增进了纳米颗粒和待处理的水之间的接触。
[0042]为了防止设备在使用时纳米颗粒从反应腔室中排出，布置以辅助磁场发生器40以产生与纳米颗粒相互作用的磁场，而将纳米颗粒朝向处理腔室的入口端推动。此辅助磁场发生器例如可以是具有适合形状和磁性的永磁体，或者是由直流电激励的适合的电磁体。
[0043]所述设备具有许多优点。与物理搅拌待处理流体的设备相比，所述设备不需要存在磨损和维护问题的运动部件。因为在待处理流体中仅磁性颗粒需要被搅拌，而不是流体本身，所以该设备所需的动力小于其它寻求激励流体的类似设备。另外，激励流体将由于晃动及其它相关流体运动而易于导致流体中的压力增大，这会需要增强的处理腔室，这是所描述的方法避免的一个问题。
[0044]将理解，虽然描述了在圆柱形腔室中产生旋转磁场的磁场发生器，但本发明的其它配置也是可能的。例如，其中赋予磁性颗粒以线性、振荡或者往复运动的配置也是可能的，并且可使用各种不同形状的处理腔室。
【主权项】
1.一种用于处理流体的设备，所述设备包括: 用于保持大量待处理流体的腔室，所述流体包含磁性颗粒；和 磁场发生器，用于在所述腔室内产生非静态磁场，从而在使用时引起所述磁性颗粒在所述腔室内的运动。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室包括入口和出口，待处理流体能够通过所述入口被引入，并且处理后的流体能够通过所述出口从所述腔室中去除。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室由非磁性材料构造。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述腔室包括塑料材料。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述磁场发生器包括围绕所述腔室设置的多个绕组。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述腔室是圆柱形的，并且所述磁场发生器包括两组或更多组绕组，这些绕组围绕所述腔室同心地设置并被布置为在所述腔室内产生旋转磁场。7.根据权利要求6所述的设备，其中每组绕组中的绕组成对地布置，其中每对绕组中的绕组彼此沿径向相对。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述磁场发生器包括三对绕组，其中每对绕组相对下一组绕组围绕所述磁场发生器的中心旋转120°。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室具有关联的由磁性材料形成的中心核，以引导或成形所述磁场，从而将所述磁场集中在所述腔室中。10.根据权利要求2所述的设备，包括辅助磁场发生器，该辅助磁场发生器被布置为产生与所述磁性颗粒相互作用的磁场，从而将所述磁性颗粒朝向所述腔室的入口端推动以防止所述颗粒在使用中从所述腔室被排出。11.一种处理流体的方法，所述方法包括: 将大量待处理流体与一些具有所需处理特性的磁性颗粒一起引入处理腔室中；和 在所述腔室中产生非静态磁场以引起所述磁性颗粒在所述处理腔室内的运动，由此增进所述磁性颗粒与所述待处理流体的相互作用。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述非静态磁场是旋转磁场，该旋转磁场引起所述磁性颗粒在所述处理腔室内的旋转运动。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述旋转磁场由三对绕组产生，该三对绕组被连接到三相交流电源，以便所述绕组中各自的电流随时间以正弦曲线变化，并且在每对绕组中的电流相对于相邻绕组中的电流时间移位120°。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述磁性颗粒是纳米颗粒，所述纳米颗粒具有响应于所述非静态磁场的磁性和为与所述待处理流体相互作用而选择的化学特性。
【专利摘要】公开了用于处理流体的方法和设备。所述设备包括由非磁性材料制做的圆柱形腔室，用于保持大量待处理流体。所述流体包含一些磁性颗粒，优选为纳米颗粒，其具有用于处理流体的所需特性。所述设备包括用于在所述腔室内产生非静态磁场的磁场发生器，由此在使用中引起腔室内磁性颗粒的运动。所述腔室具有入口和出口，待处理流体可通过所述入口被引入，并且处理后的流体可通过所述出口从腔室中去除。许多组绕组围绕所述腔室同心地设置，并且被布置成在所述腔室内产生旋转磁场。优选地，所述旋转磁场以与流体在腔室中的涡流旋转相反的方向旋转。这增进了纳米颗粒和待处理流体之间的接触。
【IPC分类】C02F1/00, C02F1/48, C02F1/46
【公开号】CN104903243
【申请号】CN201380068389
【发明人】伊凡·威廉姆·霍夫沙耶尔, 维贾雅·斯里尼瓦苏·瓦拉巴普拉普, 何卫华
【申请人】南非大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月14日
【公告号】EP2920117A1, US20150299004, WO2014076651A1