一种回收处理磁流变液的装置及处理方法

文档序号:10677332阅读:484来源:国知局
一种回收处理磁流变液的装置及处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种回收处理磁流变液的装置及处理方法,属于磁性废液回收处理领域。该装置包括外桶体和加压过滤装置,加压过滤装置的底部设有过滤网,过滤网上设有冷却导管;过滤网的上方设有吸附管,吸附管内设置线圈;吸附管的上方设置电极板,所述加压过滤装置的底壁上设有若干个滤孔,其侧壁上设有上通气管、下通气管和若干组加热电阻;外桶体的侧壁上设有回收截止阀。本发明将温变处理、高压过滤破断处理、电离结合起来对废弃磁流变液进行处理,前期无需添加化学处理剂,不会对载液带来二次污染和增加后续处理的成本,提高了效率,节省了处理成本,磁流变液的最佳分离效果可达99.9%。
【专利说明】
一种回收处理磁流变液的装置及处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于磁性废液回收处理领域,更具体地说,涉及一种回收处理磁流变液的 装置及处理方法。
【背景技术】
[0002] 磁流变抛光,是利用磁流变抛光液在磁场中的流变性对工件进行局部修形和抛光 的技术。磁流变液由载液(如水,硅油等)、离散的可极化的微米级磁敏微粒、表面活性剂、抛 光颗粒和具有其他功能的添加剂组成。磁流变液由抛光盘循环带入工件与抛光盘之间形成 的微小间距的抛光区中,在该区域里,磁流变液在高梯度磁场的作用下,发生流变效应而变 硬、黏度增大,其中的磁性颗粒沿着磁场强度的方向排列成链,形成具有一定形状的凸起缎 带,而其中的抛光粉颗粒不具有磁性,因此会被挤压而浮向磁场强度弱的上方,这样上面浮 着一层抛光颗粒的凸起缎带就构成了一个"柔性抛光模",当该柔性抛光模在运动盘的带动 下流经工件与运动盘形成的小间隙时,会对工件表面产生很大的剪切力,对工件表面材料 实现去除。在整个加工过程中,磁流变液由循环系统控制,存储在铝制综合容器罐中,由输 出栗送到输出管路,再由喷嘴喷到抛光盘上,离开加工区域后的磁流变液由回收栗通过回 收管路,回收到综合容器罐中。
[0003] 当长时间使用磁流变液后,其磁性物质的耗损以及载液和添加剂的变性,导致其 力学性能、磁学性能、响应时间等指标急速下降,此时最常见的办法为更换磁流变液,将原 有性能变差磁流变液进行回收处理。因磁流变液中含有大量的铁磁物质、多种化合物质组 成的载液,成分复杂,如果处理不当,容易对环境造成危害。但截至目前,对磁流变液进行回 收处理的装置或方法非常少,仅有几篇相关的专利文献,存在研究的空白。如,中国专利申 请号为201410508382.9,申请公布日为2015年1月21日的专利申请文件公开了一种大流量 磁流变液回收装置,包括:设置在磁流变液刚刚脱离抛光区的附近位置、与抛光轮保持柔性 线接触的回收头,其去用来接收由抛光轮底部甩出的磁流变液;与所述回收头相连的真空 发生装置,其用来提供回收磁流变液的动力。但该专利中公开的装置主要是用于收集离开 抛光加工区域后的磁流变液,并未涉及到磁流变液失效后的回收处理。
[0004] 关于失效磁流变液的回收处理,研究报道的很少,经检索,中国专利申请号为: 201511025405.1,申请公布日为2016年3月23日的专利申请文件公开了一种磁流变液回收 装置及其控制方法与部件制造方法,该发明通过静电过滤板的过滤、吸附作用完成对混合 液的初步处理,再利用上吸附管、下吸附管与肋管吸附进一步来完成对混合液的处理,并增 设加热器、搅拌器和循环系统,达到磁性物质和溶剂彻底分离的目的。但是该发明的回收装 置在处理的过程中存在如下不足之处:(1)因其吸附管和肋管数量有限,不能保证溶液与其 充分接触,造成处理效果低下;(2)同时因吸附管和肋管的形状复杂,不利于加工,也不利于 收集吸附在表面的磁性物质;(3)溶液在装置中的流通速率较低,且流向可控性差,降低了 处理效率。又如,中国专利申请号为:201511025384.3,申请公布日为2016年4月6日的专利 申请文件公开了一种磁流变液多级处理装置及其控制方法与部件制造方法,包括前置活塞 缸、中置活塞缸、后置活塞缸、前置活塞、中置活塞、后置活塞、前置过滤箱、中置过滤箱、后 置过滤箱、前置过滤网、中置过滤网、后置过滤网,所述的前置活塞缸通过螺栓与前置活塞 相连,所述的前置活塞与前置过滤箱的内腔相配合,所述的前置过滤箱竖直放置,其轴线为 竖直方向,该发明专利公开的装置不仅存在上述专利中存在的缺陷,同时因其采用多级处 理的方式,造成了装置体积过大,操作不便,成本高的问题。
[0005] 针对目前失效磁流变液回收处理领域内存在的研究空白问题,急需研制相应的设 备和处理方法,对废弃的磁流变液进行处理,不仅能够降低对环境的污染,而且可以对其中 的相关物质进行回收利用,节约能源。

【发明内容】

[0006] 1.要解决的问题
[0007] 针对目前磁流变废液缺乏相关的高效回收处理装置,而导致其丢弃后对环境造成 污染,并造成能源浪费的问题,本发明提供一种回收处理磁流变液的装置及处理方法。本发 明将温变处理、高压过滤破断处理、电离结合起来对废弃磁流变液进行处理,单独的温变处 理或高压过滤破断处理或电离作用因各自的特性,不可能完全将磁流变液的主分散颗粒和 载液断绝关系,而将三者结合起来,利用完全不同的处理原理,来完成对磁流变液的处理, 提高了废旧磁流变液的处理效率,最佳分离效果可达99.9 %
[0008] 2.技术方案
[0009] 为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
[0010] 一种回收处理磁流变液的装置,包括外桶体,还包括加压过滤装置,所述的加压过 滤装置设置在外桶体内,加压过滤装置的底部设有过滤网和冷却导管,冷却导管穿过过滤 网伸入加压过滤装置内;过滤网的上方设有吸附管,吸附管内设置线圈;吸附管的上方设置 电极板,所述加压过滤装置的底壁上设有若干个滤孔,其侧壁上设有上通气管和下通气管, 所述的上通气管位于加压过滤装置的上部,下通气管位于加压过滤装置的下部,所述的上 通气管和下通气管均穿过外桶体的侧壁;加压过滤装置的内侧壁上还设有加热电阻;所述 的外桶体的侧壁上设有回收截止阀。
[0011]进一步地,所述的电极板的制作材料为铝,电极板的表面积为80-lOOcm2。
[0012] 进一步地,所述的电极板的正负极板间距为10-18mm。
[0013] 进一步地,所述的加压过滤装置的上端设有可拆卸的密封盖,密封盖上设有排气 阀。
[0014] 进一步地,所述的吸附管内的线圈一端连接控制器,控制线圈产生的磁场强度。
[0015] 进一步地,所述的过滤网的目数为1000~1200,过滤网上附有烧结材料层,所述的 烧结材料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青、黏土以质量比为1:2:1:2.5:2:9的 比例混合均匀,加热至熔融后冷却得到。
[0016] 进一步地,所述的滤孔的直径为4~7_。
[0017] 一种磁流变液回收处理方法,采用上述的回收处理磁流变液的装置进行处理,其 步骤为:
[0018] 步骤一、温变处理
[0019] I先将待处理的磁流变液加入加压过滤装置中,然后利用加热电阻将磁流变液加 热至90~95°C,保温5~lOmin;
[0020] Π 打开排气阀,利用冷却导管向加压过滤装置通入液氮,使得磁流变液在3~5min 内冷却至-20~_15°C,冷却5~lOmin;
[0021] m关闭排气阀,重复步骤I~Π 3~5次;
[0022] 步骤二、高压过滤破断处理
[0023] a.对吸附管中的线圈通电,利用控制器控制其产生稳定的磁场仏,保持35~ 40min;
[0024] b.关闭下通气管,利用上通气管向加压过滤装置通入惰性气体,使得加压过滤装 置内的气压为2~3MPa,并保持35~40min;
[0025] c.重复步骤a和步骤b 6~7次,再利用下通气管向加压过滤装置中通入气体,同时 打开上通气管,使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管;
[0026] d.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B2,并保持其磁场强度不变,保持25 ~30min,其中 =
[0027] e.利用上通气管向加压过滤装置通入惰性气体,使得加压过滤装置内的气压为4 ~6MPa,并保持25~30min;
[0028] f.重复步骤d和步骤e 4~5次,再利用下通气管向加压过滤装置中通入气体,同时 打开上通气管,使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管;
[0029] g.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B3,并保持其磁场强度不变,保持10 ~15min,其中 B3 = B2+B0-1;
[0030] h.利用上通气管向加压过滤装置通入惰性气体,使得加压过滤装置内的气压为7 ~8MPa,并保持10~15min;
[0031] i.重复步骤g和步骤h 4~5次,再利用下通气管向加压过滤装置中通入气体,同时 打开上通气管,使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管;
[0032] j.打开回收截止阀,收集溶液,从吸附管上回收磁性物质;
[0033] 步骤三、电离处理
[0034]先将步骤j中收集的液体加入加压过滤装置中,然后向电极板通入频率为70~ 90Hz,电压为220V的交流电,通电20~25min;再加入浓度为6~10mol/L的盐酸溶液,将混合 液的PH值调整为4~5,继续通电10-15min;接着,加入氯化钠,并调节溶液中氯化钠浓度为 6_8g/L,继续通电35~40min,完成电离处理;
[0035] 步骤四、高压离心分离处理
[0036] ①对吸附管中的线圈通电,使其产生稳定的磁场;
[0037] ②关闭下通气管,利用上通气管向加压过滤装置中通入惰性气体,对其中的磁流 变液进行加压,并保持25~30min;
[0038] ③再利用下通气管向加压过滤装置中通气,同时打开上通气管,使其处于排气状 态,时间为2~3min,完毕后关闭下通气管;
[0039] ④重复步骤b和步骤c 4~5次;
[0040]⑤打开回收截止阀,收集溶液,从吸附管上回收吸附物质。
[0041 ] 进一步地,步骤一中进行温变处理时,打开上通气管,通过下通气管向加压过滤装 置中通入惰性气体,通入量为500-600mL/s;步骤I中加热电阻的具体加热方式为:在加热电 阻上通入交流电,电压为220V,电流为0.5~0.8A,频率为50Hz。
[0042] 进一步地,步骤a中的
,其中,Bo为磁流变液中磁性物质的磁饱和度, 单位为T; λ为常系数,取值为7,C为磁流变液中磁性物质的浓度数值,单位为mg/mL。
[0043] 3.有益效果
[0044] 相比于现有技术,本发明的有益效果为:
[0045] (1)本发明首先将待处理的磁流变液加热,因其颗粒之间的激烈碰撞和溶液的粘 度降低,导致其不稳定,同时将混合液快速冷却,使得磁流变液中连接主分散颗粒和载液的 表面活性剂的亲水基与主分散颗粒分开。而对混合液多次的急速加热和冷却,温度的剧变 将导致磁流变液失去稳定性而使得主分散颗粒和载液分离;采用液氮来冷却,冷却速率快, 同时由于氮气为惰性气体,不易与溶液发生化学发生,从而避免在溶液中引入新的物质而 使得后期处理不便;
[0046] (2)本发明在温变处理后,利用吸附管通电后产生磁场,磁性物质在磁场的作用下 在吸附管聚拢,而后利用氮气加压的形式,强行挤压混合溶液,且载液的颗粒直径小于磁性 物质的颗粒直径,因此使得载液向过滤网渗透,进而使得磁性物质和载液因所受力的方向 不同而产生拉拽作用,从而使得部分磁性物质和载液粘结作用断绝,造成分离,分离的载液 因其颗粒较磁性物质小而从过滤网中脱离出去,而磁性物质留在吸附管上,从而实现磁性 物质与载液的分离;由于部分磁性物质与载液的粘结作用较为紧密,不容易将其分离,因此 分步骤地加大了磁场强度和气体压力,将磁性物质分步骤地与载液分离开来;首先利用小 磁场低气压,再利用大磁场高气压,并重复使用,不仅能够避免一次分离物质太多而使得过 滤不畅的发生,而且通过分步作用,针对磁性物质与载液之间粘结作用强弱的分布处理,能 因地制宜,提高了效率,节省了处理成本;
[0047] (3)本发明在高压过滤破断处理后,在电场的作用下,电极金属被氧化,产生氢氧 化物胶体,利用胶体吸附作用、凝聚作用和电解过程中的氧化还原反应对载液和添加剂进 行初步去除,然后加入氯化钠后继续进行电离,产生强氧化剂氯气、次氯酸盐和金属胶体, 利用强氧化剂的氧化作用再次对载液和添加剂进行去除,以及利用金属胶体的吸附作用进 一步达到去除载液和添加剂的作用,与此同时磁流变液中的部分铁被电离形成Fe(0H) 2,不 仅将部分主分散物质(铁)与载液分开,而且电离形成的Fe(0H)2还起到了对载液和添加剂 的吸附作用;
[0048] (4)本发明中首先利用温变处理,将绝大部分的主分散颗粒与载液的粘结作用破 除,此时并未引入新的物质,再利用高压过滤破断做进一步的处理,对余下的主分散颗粒进 一步的分离,并利用其中的分离作用将已无粘结作用关系的主分散颗粒与载液分离;此后 载液中含有极少量无法通过温变和高压破断来处理的主分散颗粒,此时再将其利用电离的 作用,来对余下的主分散颗粒进行彻底地处理,不仅不影响载液,而且彻底去除了载液中的 主分散颗粒。对于含有氢氧化物的少量主分散颗粒可以单独放置或处理;
[0049] (5)本发明在温变过程中,始终打开下通气管,利用下通气管向溶液中通入氮气, 并打开上通气管,来完成排气,配合温变处理作用,以使得溶液能能够不停地流动,避免溶 液流动不畅而造成部分溶液未与金属板接触,以提高温变处理效率,增强温变处理效果;
[0050] (6)本发明将温变处理、高压过滤破断处理、电离结合起来对废弃磁流变液进行处 理,单独的温变处理或高压过滤破断处理或电离作用因各自的特性,不可能完全将磁流变 液的主分散颗粒和载液断绝关系,而将三者结合起来,利用完全不同的处理原理,来完成对 磁流变液的处理,提高了废旧磁流变液的处理效率,最佳分离效果可达99.9%。
【附图说明】
[0051] 图1为本发明中回收处理磁流变液的装置的结构示意图。
[0052] 图中:1、外桶体;2、底座;3、支座;4、加压过滤装置;401、滤孔;5、密封盖;6、过滤 网;7、吸附管;8、上通气管;9、下通气管;10、回收截止阀;11、冷却导管;12、加热电阻;13、排 气阀;14、电极板。
【具体实施方式】
[0053]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0054] 实施例1
[0055] 如图1所示,一种基于温变和高压过滤破断作用的磁流变液回收处理装置,包括外 桶体1和加压过滤装置4,外桶体1的底部两端均设有底座2;加压过滤装置4设置在外桶体1 内,加压过滤装置4的具体结构为中空的容器,上端开口,开口处设有可拆卸的密封盖5,密 封盖5上设有密封橡胶圈,保证密封盖5与加压过滤装置4之间的密封性,密封盖5上还设有 排气阀13,用于温变处理过程中排出气体,排气阀13的排气能力至少为3.5L/s;加压过滤装 置4的底部设有过滤网6,加压过滤装置4的底部设有冷却导管11,冷却导管11穿过过滤网6 伸入加压过滤装置4内,过滤网6的上方设有吸附管7,吸附管7内设置线圈,线圈通电后会在 吸附管7的四周产生磁场,线圈的一端连接控制器,控制线圈产生的磁场强度;吸附管7的上 方设置电极板14,电极板14的铝板,表面积为80cm 2,正负极板间距为10mm;加压过滤装置4 的底壁上设有若干个滤孔401,孔的直径为6mm左右,用于液体的流出;加压过滤装置4的两 侧壁上均设有上通气管8和下通气管9,上通气管8位于加压过滤装置4的上部,同时穿过外 桶体1的侧壁,将加压过滤装置4和外界加压装置连通,通过上通气管8向加压过滤装置4内 通入气体对其中的磁流变液施加压力;下通气管9在加压过滤装置4侧壁上的位置位于过滤 网6和吸附管7之间,下通气管9也穿过外桶体1的侧壁,将加压过滤装置4和外界加压装置连 通。加压过滤装置4的内侧壁上还设有若干组加热电阻12,用于加热其中的液体;外桶体1的 侧壁上设有回收截止阀10,控制外桶体1内的液体流出。加压过滤装置4的底部与外桶体1的 底部之间通过支座3连接。过滤网6的目数为1000左右,过滤网6上附有烧结材料层,烧结材 料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青、黏土以质量比为1:2:1:2.5:2:9的比例混 合均匀,加热至熔融后冷却得到,该烧结材料层的组分是专门针对磁流变液的载液性质专 门研究得到的,能显著提高过滤网的整体结构强度,即使过滤网卷成圆柱状也不易脱落,而 且载液不易粘结在过滤网上堵塞网孔,清洗也方便,过滤网的抗腐蚀能力与现有的过滤网 相比有显著的提高,使得过滤网的整体使用寿命延长了 23%左右。
[0056] 本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液,分散颗 粒为羟基铁粉,磁饱和度为2.1T,磁流变液中磁性物质的浓度为20g/mL左右,载液为矿物 油,本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液,此时 其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10%;采用上所述的基于高压过 滤分离作用的磁流变液回收处理装置进行处理,其步骤为:
[0057] 步骤一、温变处理
[0058] 温变处理过程中,始终打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤装置4中通入惰 性气体,通入量为600mL/s,具体的温变处理步骤为:
[0059] I先将待处理的磁流变液加入加压过滤装置4中,然后在加热电阻12上通入交流 电,电压为220V,电流为0.5A,频率为50Hz,利用加热电阻12将磁流变液加热至90 °C左右,保 温lOmin;
[0060] Π 打开排气阀13,利用冷却导管11向加压过滤装置4通入液氮,使得磁流变液在 3min内冷却至_20°C,冷却5min;
[00611 m关闭排气阀13,重复步骤I~Π 3次;
[0062] 步骤二、高压过滤破断处理
[0063] a.对吸附管中的线圈通电,利用控制器控制其产生稳定的磁场也,保持40min;其 中,
,其中,Bo为磁流变液中磁性物质的磁饱和度,单位为Τ;λ为常系数,取值为 7,C为磁流变液中磁性物质的浓度数值,单位为mg/mL,本实施例中,
[0064] 通电线圈产生的磁场强度的控制非常重要,要综合考虑磁流变液中磁性物质的磁 饱和度和磁流变液中磁性物质的浓度等因素,选择合适的磁场强度,本发明中,前期磁场强 度按照
来进行控制,能充分发挥磁分离和高压过滤分离的优势,使整体的分 离效果提高15%左右。
[0065] b.关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤 装置4内的气压为2MPa,并保持40min;
[0066] c.重复步骤a和步骤b 6次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为6min,完毕后关闭下通气管9;
[0067] d.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B2,并保持其磁场强度不变,保持 30min,其中B2 = Βι+Βο-1 = 2 · 48+2 · Γ1 = 2 · 96T;
[0068] e.利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤装置4内的气压 为4MPa,并保持30min;
[0069] f.重复步骤d和步骤e 4次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为6min,完毕后关闭下通气管9;
[0070] g.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B3,并保持其磁场强度不变,保持 1 Omin,其中B3 = B2+Bq-1 = 2 · 96+2 · Γ1 = 3 · 43T;
[0071] h.利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,对其中的磁流变液进行加压, 使得加压过滤装置4内的气压为7MPa,并保持lOmin;
[0072] i.重复步骤g和步骤h 5次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为6min,完毕后关闭下通气管9;
[0073] j .打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收磁性物质。
[0074] 步骤三、电离处理
[0075]先将步骤j中收集的液体加入加压过滤装置4中,然后向电极板14通入频率为 70Hz,电压为220V的交流电,通电25min;再加入浓度为6mol/L的盐酸溶液,将混合液的PH值 调整为4~5,继续通电lOmin;接着,加入氯化钠,并调节溶液中氯化钠浓度为6g/L,继续通 电40min,完成电离处理;在整个电离过程中,打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤装 置中4通入惰性气体,通入量为800mL/s。
[0076] 步骤四、高压离心分离处理
[0077] ①对吸附管7中的线圈通电,使其产生稳定的磁场;
[0078] ②关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4中通入惰性气体,对其中的磁 流变液进行加压,压力为2MPa,并保持30min;
[0079] ③再利用下通气管9向加压过滤装置4中通气,同时打开上通气管8,使其处于排气 状态,时间为3min,完毕后关闭下通气管9;
[0080] ④重复步骤b和步骤c 4次;
[0081] ⑤打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收吸附物质。
[0082] 本实施中可以使磁流变液中的主分散颗粒与载液得到充分分离,分离程度可达 99.1%〇
[0083] 实施例2
[0084]如图1所示,一种基于温变和高压过滤破断作用的磁流变液回收处理装置,包括外 桶体1和加压过滤装置4,外桶体1的底部两端均设有底座2;加压过滤装置4设置在外桶体1 内,加压过滤装置4的具体结构为中空的容器,上端开口,开口处设有可拆卸的密封盖5,密 封盖5上设有密封橡胶圈,保证密封盖5与加压过滤装置4之间的密封性,密封盖5上还设有 排气阀13,用于温变处理过程中排出气体,排气阀13的排气能力至少为3.5L/s;加压过滤装 置4的底部设有过滤网6,加压过滤装置4的底部设有冷却导管11,冷却导管11穿过过滤网6 伸入加压过滤装置4内,过滤网6的上方设有吸附管7,吸附管7内设置线圈,线圈通电后会在 吸附管7的四周产生磁场,线圈的一端连接控制器,控制线圈产生的磁场强度;吸附管7的上 方设置电极板14,电极板14的铝板,表面积为100cm 2,正负极板间距为18mm;加压过滤装置4 的底壁上设有若干个滤孔401,孔的直径为7mm左右,用于液体的流出;加压过滤装置4的两 侧壁上均设有上通气管8和下通气管9,上通气管8位于加压过滤装置4的上部,同时穿过外 桶体1的侧壁,将加压过滤装置4和外界加压装置连通,通过上通气管8向加压过滤装置4内 通入气体对其中的磁流变液施加压力;下通气管9在加压过滤装置4侧壁上的位置位于过滤 网6和吸附管7之间,下通气管9也穿过外桶体1的侧壁,将加压过滤装置4和外界加压装置连 通。加压过滤装置4的内侧壁上还设有若干组加热电阻12,用于加热其中的液体;外桶体1的 侧壁上设有回收截止阀10,控制外桶体1内的液体流出。加压过滤装置4的底部与外桶体1的 底部之间通过支座3连接。过滤网6的目数为1200左右,过滤网6上附有烧结材料层,烧结材 料由活性氧化铝、石墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青、黏土以质量比为1:2:1:2.5:2:9的比例混 合均匀,加热至熔融后冷却得到,该烧结材料层的组分是专门针对磁流变液的载液性质专 门研究得到的,能显著提高过滤网的整体结构强度,即使过滤网卷成圆柱状也不易脱落,而 且载液不易粘结在过滤网上堵塞网孔,清洗也方便,过滤网的抗腐蚀能力与现有的过滤网 相比有显著的提高,使得过滤网的整体使用寿命延长了 23%左右。
[0085]本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液,分散颗 粒为羟基铁粉,磁饱和度为2.2T,磁流变液中磁性物质的浓度为40g/mL左右,载液为矿物 油,本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液,此时 其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10%;采用上所述的基于高压过 滤分离作用的磁流变液回收处理装置进行处理,其步骤为:
[0086] 滤破断作用的磁流变液回收处理装置进行处理,其步骤为:
[0087] 步骤一、温变处理
[0088] 温变处理过程中,始终打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤装置4中通入惰 性气体,通入量为550mL/s,具体的温变处理步骤为:
[0089] I先将待处理的磁流变液加入加压过滤装置4中,然后在加热电阻12上通入交流 电,电压为220V,电流为0.6A,频率为50Hz,利用加热电阻12将磁流变液加热至95 °C左右,保 温7min;
[0090] Π 打开排气阀13,利用冷却导管11向加压过滤装置4通入液氮,使得磁流变液在 5min内冷却至_18°C,冷却8min;
[0091] m关闭排气阀13,重复步骤I~Π 4次;
[0092] 步骤二、高压过滤破断处理
[0093] a.对吸附管中的线圈通电,利用控制器控制其产生稳定的磁场也,保持40min;其 中,
,其中,Bo为磁流变液中磁性物质的磁饱和度,单位为Τ;λ为常系数,取值为 7,C为磁流变液中磁性物质的浓度数值,单位为mg/mL,本实施例中,
[0094] 通电线圈产生的磁场强度的控制非常重要,要综合考虑磁流变液中磁性物质的磁 饱和度和磁流变液中磁性物质的浓度等因素,选择合适的磁场强度,本发明中,前期磁场强 度按照
来进行控制,能充分发挥磁分离和高压过滤分离的优势,使整体的分 离效果提高15%左右。
[0095] b.关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤 装置4内的气压为2MPa,并保持38min;
[0096] c.重复步骤a和步骤b 7次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为7min,完毕后关闭下通气管9;
[0097] d.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B2,并保持其磁场强度不变,保持 27min,其中 82 = 81+8(^ = 2.68+2.2^ = 3.131^
[0098] e.利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤装置4内的气压 为5MPa,并保持26min;
[0099] f.重复步骤d和步骤e 4次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为7min,完毕后关闭下通气管9;
[0100] g.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B3,并保持其磁场强度不变,保持 15min,其中 B3 = B2+Bq-1 = 3 · 13+2 · 2-1 = 3 · 58T;
[0101] h.利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,对其中的磁流变液进行加压, 使得加压过滤装置4内的气压为8MPa,并保持15min;
[0102] i.重复步骤g和步骤h 4次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为8min,完毕后关闭下通气管;
[0103] j.打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收磁性物质。
[0104] 步骤三、电离处理
[0105] 先将步骤j中收集的液体加入加压过滤装置4中,然后向电极板14通入频率为 90Hz,电压为220V的交流电,通电20min;再加入浓度为10m 〇l/L的盐酸溶液,将混合液的PH 值调整为4~5,继续通电15min;接着,加入氯化钠,并调节溶液中氯化钠浓度为8g/L,继续 通电35min,完成电离处理;在整个电离过程中,打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤 装置中4通入惰性气体,通入量为600mL/s。
[0106] 步骤四、高压离心分离处理
[0107] ①对吸附管7中的线圈通电,使其产生稳定的磁场;
[0108] ②关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4中通入惰性气体,对其中的磁 流变液进行加压,压力为3MPa,并保持26min;
[0109] ③再利用下通气管9向加压过滤装置4中通气,同时打开上通气管8,使其处于排气 状态,时间为2min,完毕后关闭下通气管9;
[0110] ④重复步骤b和步骤c 5次;
[0111] ⑤打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收吸附物质。
[0112] 本实施中可以使磁流变液中的主分散颗粒与载液得到充分分离,分离程度可达 99.9%〇
[0113] 实施例3
[0114] 如图1所示,回收处理磁流变液的装置,其结构同实施例1。滤孔401的直径为4mm左 右,电极板14的表面积为90cm2,正负极板间距为15mm。采用该装置回收处理磁流变液的方 法为:
[0115] 本实施例中处理的磁流变液是以油酸为表面活性剂主要成分的磁流变液,分散颗 粒为羟基铁粉,磁饱和度为2.3T,磁流变液中磁性物质的浓度为30g/mL左右,载液为矿物 油,本实施例中待处理的该磁流变液废液是在其使用超过其剪切疲劳寿命后的溶液,此时 其零剪切粘度和可调倍数的变化量在检验过程中均超过±10%;采用上所述的基于高压过 滤分离作用的磁流变液回收处理装置进行处理,其步骤为:
[0116] 步骤一、温变处理
[0117] 温变处理过程中,始终打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤装置4中通入惰 性气体,通入量为500mL/s,具体的温变处理步骤为:
[0118] I先将待处理的磁流变液加入加压过滤装置4中,然后在加热电阻12上通入交流 电,电压为220V,电流为0.8A,频率为50Hz,利用加热电阻12将磁流变液加热至95 °C左右,保 温5min;
[0119] Π 打开排气阀13,利用冷却导管11向加压过滤装置4通入液氮,使得磁流变液在 5min内冷却至_15°C,冷却lOmin;
[0120] m关闭排气阀13,重复步骤I~Π 5次;
[0121] 步骤二、高压过滤破断处理
[0122] a.对吸附管中的线圈通电,利用控制器控制其产生稳定的磁场也,保持35min;其 中
.其中,Bo为磁流变液中磁性物质的磁饱和度,单位为τ;λ为常系数,取值为 7,C为磁流变液中磁性物质的浓度数值,单位为mg/mL,本实施例中,
[0123]通电线圈产生的磁场强度的控制非常重要,要综合考虑磁流变液中磁性物质的磁 饱和度和磁流变液中磁性物质的浓度等因素,选择合适的磁场强度,本发明中,前期磁场强 度按照
:来进行控制,能充分发挥磁分离和高压过滤分离的优势,使整体的分 离效果提高15%左右。
[0124] b.关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤 装置4内的气压为3MPa,并保持35min;
[0125] c.重复步骤a和步骤b 7次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为8min,完毕后关闭下通气管9;
[0126] d.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B2,并保持其磁场强度不变,保持 25min,其中 B2 = Βι+Βο-1 = 2 · 74+2 · 3-1 = 3 · 17T;
[0127] e .利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,使得加压过滤装置4内的气压 为6MPa,并保持25min;
[0128] f.重复步骤d和步骤e 5次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为8min,完毕后关闭下通气管9;
[0129] g.利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B3,并保持其磁场强度不变,保持 15min,其中 83 = 82+8(^ = 3.17+2.3^ = 3.611^
[0130] h.利用上通气管8向加压过滤装置4通入惰性气体,对其中的磁流变液进行加压, 使得加压过滤装置4内的气压为8MPa,并保持15min;
[0131] i.重复步骤g和步骤h 4次,再利用下通气管9向加压过滤装置4中通入气体,同时 打开上通气管8,使其处于排气状态,时间为8min,完毕后关闭下通气管;
[0132] j.打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收磁性物质。
[0133] 步骤三、电离处理
[0134] 先将步骤j中收集的液体加入加压过滤装置4中,然后向电极板14通入频率为 80Hz,电压为220V的交流电,通电23min;再加入浓度为8mol/L的盐酸溶液,将混合液的PH值 调整为4~5,继续通电13min;接着,加入氯化钠,并调节溶液中氯化钠浓度为7g/L,继续通 电37min,完成电离处理;在整个电离过程中,打开上通气管8,通过下通气管9向加压过滤装 置中4通入惰性气体,通入量为700mL/s。
[0135] 步骤四、高压离心分离处理
[0136] ①对吸附管7中的线圈通电,使其产生稳定的磁场;
[0137] ②关闭下通气管9,利用上通气管8向加压过滤装置4中通入惰性气体,对其中的磁 流变液进行加压,压力为4MPa,并保持25min;
[0138] ③再利用下通气管9向加压过滤装置4中通气,同时打开上通气管8,使其处于排气 状态,时间为2min,完毕后关闭下通气管9;
[0139] ④重复步骤b和步骤c 4次;
[0140]⑤打开回收截止阀10,收集溶液,从吸附管7上回收吸附物质。
[0141]本实施中可以使磁流变液中的主分散颗粒与载液得到充分分离,分离程度可达 99.6%〇
【主权项】
1. 一种回收处理磁流变液的装置,包括外桶体(1 ),其特征在于:还包括加压过滤装置 (4),所述的加压过滤装置(4)设置在外桶体(1)内,加压过滤装置(4)的底部设有过滤网(6) 和冷却导管(11),冷却导管(11)穿过过滤网(6)伸入加压过滤装置(4)内;过滤网(6)的上方 设有吸附管(7),吸附管(7)内设置线圈;吸附管(7)的上方设置电极板(14),所述加压过滤 装置(4)的底壁上设有若干个滤孔(401),其侧壁上设有上通气管(8)和下通气管(9),所述 的上通气管(8)位于加压过滤装置(4)的上部,下通气管(9)位于加压过滤装置(4)的下部, 所述的上通气管(8)和下通气管(9)均穿过外桶体(1)的侧壁;加压过滤装置(4)的内侧壁上 还设有加热电阻(12);所述的外桶体(1)的侧壁上设有回收截止阀(10)。2. 根据权利要求1所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的电极板 (14)的制作材料为铝,电极板(14)的表面积为80-lOOcm 2。3. 根据权利要求1或2所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的电极 板(14)的正负极板间距为10_18mm。4. 根据权利要求1所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的加压过滤 装置(4)的上端设有可拆卸的密封盖(5),密封盖(5)上设有排气阀(13)。5. 根据权利要求1所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的吸附管 (7)内的线圈一端连接控制器,控制线圈产生的磁场强度。6. 根据权利要求1所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的过滤网 (6)的目数为1000~1200,过滤网(6)上附有烧结材料层,所述的烧结材料由活性氧化铝、石 墨、硬脂酸、酚醛树脂、沥青、黏土以质量比为1:2:1:2.5: 2:9的比例混合均匀,加热至熔融 后冷却得到。7. 根据权利要求6所述的一种回收处理磁流变液的装置,其特征在于:所述的滤孔 (401)的直径为4~7mm。8. -种磁流变液回收处理方法,其特征在于:采用权利要求1中所述的回收处理磁流变 液的装置进行处理,其步骤为: 步骤一、温变处理 I先将待处理的磁流变液加入加压过滤装置(4)中,然后利用加热电阻(12)将磁流变液 加热至90~95°C,保温5~lOmin; II打开排气阀(13),利用冷却导管(11)向加压过滤装置(4)通入液氮,使得磁流变液在 3~5min内冷却至-20~_15°C,冷却5~lOmin; m关闭排气阀(13),重复步骤I~n 3~5次; 步骤二、高压过滤破断处理 a. 对吸附管(7)中的线圈通电,利用控制器控制其产生稳定的磁场出,保持35~40min; b. 关闭下通气管(9),利用上通气管(8)向加压过滤装置(4)通入惰性气体,使得加压过 滤装置(4)内的气压为2~3MPa,并保持35~40min; c. 重复步骤a和步骤b 6~7次,再利用下通气管(9)向加压过滤装置(4)中通入气体,同 时打开上通气管(8),使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管(9); d. 利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B2,并保持其磁场强度不变,保持25~ 30min,其中 B2 = Bi+B〇-1; e. 利用上通气管(8)向加压过滤装置(4)通入惰性气体,使得加压过滤装置(4)内的气 压为4~6MPa,并保持25~30min; f. 重复步骤d和步骤e 4~5次,再利用下通气管(9)向加压过滤装置(4)中通入气体,同 时打开上通气管(8),使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管(9); g. 利用控制器将线圈产生的磁场强度提高为B3,并保持其磁场强度不变,保持10~ 151^11,其中83 = 82+8〇-1; h. 利用上通气管(8)向加压过滤装置(4)通入惰性气体,使得加压过滤装置(4)内的气 压为7~8MPa,并保持10~15min; i. 重复步骤g和步骤h4~5次,再利用下通气管(9)向加压过滤装置(4)中通入气体,同 时打开上通气管(8),使其处于排气状态,时间为6~8min,完毕后关闭下通气管; j. 打开回收截止阀(10),收集溶液,从吸附管(7)上回收磁性物质; 步骤三、电离处理 先将步骤j中收集的液体加入加压过滤装置(4)中,然后向电极板(14)通入频率为70~ 90Hz,电压为220V的交流电,通电20~25min;再加入浓度为6~10mol/L的盐酸溶液,将混合 液的PH值调整为4~5,继续通电10-15min;接着,加入氯化钠,并调节溶液中氯化钠浓度为 6_8g/L,继续通电35~40min,完成电离处理; 步骤四、高压离心分离处理 ① 对吸附管(7)中的线圈通电,使其产生稳定的磁场; ② 关闭下通气管(9),利用上通气管(8)向加压过滤装置(4)中通入惰性气体,对其中的 磁流变液进行加压,并保持25~30min; ③ 再利用下通气管(9)向加压过滤装置(4)中通气,同时打开上通气管(8),使其处于排 气状态,时间为2~3min,完毕后关闭下通气管(9); ④ 重复步骤b和步骤c 4~5次; ⑤ 打开回收截止阀(10),收集溶液,从吸附管(7)上回收吸附物质。9. 根据权利要求8所述的一种磁流变液回收处理方法,其特征在于:步骤一中进行温变 处理时,打开上通气管(8),通过下通气管(9)向加压过滤装置(4)中通入惰性气体,通入量 为500-600mL/s;步骤I中加热电阻(12)的具体加热方式为:在加热电阻(12)上通入交流电, 电压为220V,电流为0.5~0.8A,频率为50Hz。10. 根据权利要求8所述的一种磁流变液回收处理方法,其特征在于:步骤a中的其中,Bo为磁流变液中磁性物质的磁饱和度,单位为T; A为常系数,取值为7,C 为磁流变液中磁性物质的浓度数值,单位为mg/mL。
【文档编号】C02F9/12GK106045187SQ201610616667
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】邢战伟, 赵奎, 刘鹏
【申请人】马鞍山福来伊环保科技有限公司
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