一种回收纳米粉体的固液分离装置及方法与流程

本发明涉及一种固液分离装置，特别涉及一种回收纳米粉体的固液分离装置及方法。

背景技术：

1、随着科技的进步，粒子的尺度逐渐趋于超细化。大量高纯度的纳米粉体是通过湿法冶金或化工生产制取的，粉体浆料中残存大量的阴、阳离子，如果不清洗干净会影响其性能和应用，因此都需进行固液分离。在纳米粉体领域，经常面临粉体颗粒的固液分离过程。

2、随着粒径的减小，离心机理论最小分离因数在增大，超细粉体的分离越来越困难。一般的工业离心机只能分离粒径在微米级的颗粒。同时离心分离难以实现大型化，而且离心洗涤操作复杂，劳动强度大效率低。重力沉降方法是最经济的固液分离方法，但适合分离颗粒比较大的物料。以滤布为过滤介质的各类过滤技术，一方面由于过滤介质的制约，对纳米颗粒过滤的截留性能差，产品流失严重。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种回收纳米粉体的固液分离装置及方法，该固液分离装置及方法可实现纳米粉体的固液分离，且得到高固含量的滤饼。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种回收纳米粉体的固液分离装置，包括依次相互连接的原料罐和原料泵，该固液分离装置还包括：

4、一级碟片膜组，所述一级碟片膜组可去除包括水溶性杂质在内的杂质并且包括第一入口和第一出口，所述第一入口和所述原料泵连通，所述第一出口依次连通有浓液罐和输送泵；

5、二级旋转碟片膜组，所述二级旋转碟片膜组可去除了纳米粉体中的溶解性小分子、有机物和无机离子等杂质并且包括空气进口、第四入口、第三出口、滤饼出口及固定设置在旋转碟片膜中心一端的转轴，所述第四入口和所述输送泵连通，所述第三出口用于连通所述浓液罐的第三入口进实现将纳米粉体循环浓缩至无清夜，所述空气进口用于连通空气管道，所述滤饼出口用于连通滤饼回收罐。

6、进一步的，所述一级碟片膜组还包括第一渗透液出口，所述第一渗透液出口用于连通第一渗透液回收罐，所述第一渗透液回收罐可将第一渗透液回收。

7、进一步的，所述二级旋转碟片膜组还包括水进口和滤液出口，所述水进口用于连通水管道，所述滤液出口与所述水进口垂直设置并连通滤液回收罐，所述滤液回收罐可将滤液回收。

8、进一步的，所述空气进口包括相互垂直设置的第一空气进口和第二空气进口，所述第一空气进口用于连通膜内空气管道，所述第二空气进口用于连通膜外空气管道。

9、进一步的，所述水进口包括相互平行设置的第一水进口和第二水进口，所述第一水进口用于连通片膜内注水管道，所述第二水进口用于连通膜外注水管道。

10、进一步的，所述一级碟片膜组包括碟片膜，所述碟片膜之间的间距设置为5～20mm，，所述碟片膜内表面固定设置有1～3层总厚度为0.5～2mm的第一内网格、外表面固定设置有厚度为0.5～5mm的第一外网格；

11、进一步的，所述第一内网格与第一外网格的形状选自正方形、圆形、三角形、菱形中的一种且孔径均为0.1～50mm。

12、进一步的，所述碟片膜包括第一层和第二层；所述第一层为pet，所述pet厚度为200～600μm；所述第二层选自pvdf、聚砜、聚醚砜、聚酰胺中的一种，所述第二层厚度为5～15μm、孔径为0.1～100nm。

13、进一步的，所述二级旋转碟片膜组包括碟片平板膜，所述碟片平板膜之间的间距设置为20～50mm，所述碟片平板膜内表面固定设置有1～3层总厚度为0.5～2mm的第二内网格、外表面固定设置有厚度为0.5～5mm的第二外网格，所述第二内网格和第二外网格的形状选自正方形、圆形、三角形、菱形中的一种且孔径均为0.1～50mm。

14、进一步的，所述碟片平板膜包括第一层和第二层；所述第一层为pet，所述pet厚度为200～600μm；所述第二层选自pvdf、聚砜、聚醚砜、聚酰胺中的一种，所述第二层厚度为5～15μm、孔径为0.1～100nm。

15、进一步的，所述原料泵的操作压力为0.1～1mpa，所述输送泵的操作压力为0.1～1mpa，所述转轴转动速度为50～500rpm。

16、一种回收纳米粉体的固液分离方法，该方法包括如下步骤：

17、步骤s1：将固含量为0.5～20％的粒径为0.1～1000nm的纳米粉体送入原料罐，备用；

18、步骤s2：将步骤s1的纳米粉体通过原料泵输送至一级碟片膜组中可去除包括水溶性杂质在内的杂质，得第一渗透液和第一渗余液，所述第一渗透液为清夜，所述第一渗余液为浓缩比不低于3的浓缩液；

19、步骤s3：将步骤s2所得第一渗余液通过输送泵输送至二级旋转碟片膜组中，再与浓液罐4相连通可进行循环浓缩至无清夜，去除了纳米粉体中的溶解性小分子、有机物和无机离子等杂质，最后通入空气吹扫碟片平板膜，得高固含量滤饼。

20、进一步的，所述步骤s2：膜面流速为0.1～2m/s，操作温度为常温

21、进一步的，所述步骤s3还包括：

22、当二级旋转碟片膜组内第二渗透液含量衰减超过30％时，需要对膜进行清洗。从膜外表面注入水进行清洗5～30min，再从膜内表面注入水清洗5～30min，清洗流速为0.1～2m/s。

23、进一步的，所述步骤s3的操作温度为常温，空气压力为0.2～0.6mpa，水的压力为0.2～0.6mpa。

24、相比于现有技术，本发明的优点在于：

25、1、本发明使用一级碟片膜组和二级旋转碟片膜组相结合的固液分离装置，且碟片膜和碟片平板膜的膜与膜之间的层间距较大，高固含量的纳米颗粒不容易堵塞，有利于纳米粉体的液固分离。

26、2、本发明的一级膜碟片膜采用交错排列的大割圆形状，料液在膜表面能形成更好的剪切力，防止形成滤饼；碟片膜表面附有网格，防止形成致密的滤饼。

27、3、本发明的二级膜碟片膜采用旋转方式，可以在高固含量时仍可以继续进行浓缩，碟片平板膜表面附有网格，防止形成致密的滤饼，降低过滤阻力，同时便于后期滤饼脱落，再通过对碟片平板膜正反气吹使得滤饼容易脱落。

技术特征：

1.一种回收纳米粉体的固液分离装置，包括依次相互连接的原料罐(1)和原料泵(2)，其特征在于，该固液分离装置还包括：

2.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的回收纳米粉体的固液分离装置，其特征在于：

9.一种回收纳米粉体的固液分离方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的回收纳米粉体的固液分离方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种回收纳米粉体的固液分离装置及方法包括依次相互连接的原料罐和原料泵，该固液分离装置还包括：一级碟片膜组包括第一入口和第一出口，第一入口和所述原料泵连通，第一出口依次连通有浓液罐和输送泵；二级旋转碟片膜组包括空气进口、第四入口、第三出口、滤饼出口及固定设置在旋转碟片膜中心的转轴，第四入口和输送泵连通，第三出口用于连通所述浓液罐的第三入口，空气进口连通空气管道，滤饼出口用于连通滤饼回收罐，本发明可实现纳米粉体的固液分离，且得到高固含量的滤饼。

技术研发人员：丁晓斌,相里粉娟,李旭洋,戴萍萍,王成,刘新,崔振忠,潘峰,李正明
受保护的技术使用者：山东产研久膜科技开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12