[发明专利]一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于颗粒的电泳分选领域，特别涉及一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法及装置。

背景技术

单分散颗粒是指组成、形状相同，而且尺寸分布很狭窄的颗粒。单分散颗粒为验证涉及颗粒粒径的理论提供了简单、数学处理方便的模型；在优质陶瓷制备、催化剂或催化剂载体、色谱柱填料、防腐等领域，单分散颗粒也具有广泛的应用，近十几年来，单分散颗粒材料还在光子晶体和有序孔材料的化学法制备领域发挥了重要作用。此外，单分散颗粒还可以作为校验粒度仪的标准粒子或参照粒子。

目前，能够制备的无机非金属球形颗粒有SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂等，但这些球形颗粒材料中，只有SiO₂能够合成出单分散颗粒，其它材料的单分散颗粒很难获得。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法及装置，一种在外电场作用下的可控精确分选方法及装置。通过对无机非金属胶体颗粒施加外电场进行粒径可控的精确分选，以期得到单分散颗粒。

本发明的目的是这样实现的：

一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法，该方法的具体步骤为：

步骤1，制备质量浓度1.0％、PH值远离等电点的无机非金属胶体溶液：胶粒形状为球形，粒径0.1～1μm，分散介质为蒸馏水；使用机械搅拌和超声分散使颗粒在溶液中混合均匀；

步骤2，将步骤1制备的胶体溶液，加入到上下两端具有圆锥形电极的分选容器中，上端圆锥形电极的全部外表面与液面正好接触；

步骤3，根据颗粒所带电荷的正负决定上下端圆锥形电极是阳极或是阴极，颗粒所带电荷为负时，上端圆锥形电极接电源阳极，下端圆锥形电极接电源阴极，反之亦然；根据所要分选出的颗粒粒径及颗粒迁移率来调节电场强度，电场强度E为

E=d2(ρw-ρs)g9μη---(1)]]>

式中：d为所要分选的颗粒粒径；ρ_w和ρ_s分别为水和颗粒的密度；g为重力加速度；η为水的粘度；μ为颗粒迁移率，可用微电泳仪测得；

在上端圆锥形电极位置一定的情况下，通过调节电源电压获得电场强度或在电源电压一定的情况下，调节上端圆锥形电极的位置来实现电场强度；

步骤4，打开直流稳压电源，给电极通电；

步骤5，当胶体溶液中被分选的颗粒所受到的重力、浮力和电场力的合力为零时，此种颗粒将悬浮在溶液中；那些小于分选粒径的颗粒将向上运动并最终聚集在上端圆锥形电极附近，而大于分选粒径的颗粒将向下运动并最终沉积在下端圆锥形电极上；大于和小于分选粒径的颗粒运动速度υ为