[发明专利]一种在非开放惰性氛围下磁性分离制备纳米零价铁的系统

说明书

本发明公开了一种在非开放惰性氛围下磁性分离制备纳米零价铁的系统，包括依次连接的惰性气体瓶、气体监控与缓冲装置、主反应装置、冷凝装置、废液收集装置、液封装置和抽压调节装置；主反应装置为三口烧瓶，冷凝装置包括冷凝管和冷源，废液收集装置为废液收集瓶，三口烧瓶的一个口上连接一号三通阀、另一个口上设置单孔橡胶塞、再一个口上设置二号三通阀，单孔橡胶塞上穿设有取液管，取液管的顶端与冷凝管；抽压调节装置包括三号三通阀和真空泵，液封装置包括通过第一连接管与废液收集瓶连接的第二液封瓶，第一连接管一端伸入第二液封瓶内的水内；第二液封瓶通过第二连接管与三号三通阀连接。本发明能够安全、有效地生产高纯度的纳米零价铁。

技术领域

本发明涉及水处理材料制备技术领域，特别是涉及一种在非开放惰性氛围下磁性分离制备纳米零价铁的系统。

背景技术

近年来，有关纳米零价铁在环境有机物污染物以及重金属污染物的治理方面的研究较为普遍。相较于普通铁屑，纳米零价铁粒径小、比表面积大，在被污染环境中具有更强的还原反应活性以及分散性能，然而纳米零价铁难以在含氧的空气氛围下进行液相合成、清洗、分离、干燥。

目前，多数实验室在充满惰性气体的手套箱中完成纳米零价铁的上述合成步骤，而多数手套箱在运行过程中会不间断进行除水循环过程，且液相合成纳米零价铁需要将去离子水作为溶剂，这将加大手套箱负荷，缩短手套箱使用寿命；并且手套箱购入、维护成本较高，提高了研究成本，给纳米零价铁的研究设置了门槛。

为降低研究纳米零价铁对设备的依赖程度，出现了通过在反应容器中不间断通入惰性气体来实现纳米零价铁的合成的方法，这种方法虽然克服了对手套箱的依赖，但是浪费了大量的惰性气体，实验成本依然很高。也出现了通过自制装置用于合成纳米零价铁的装置，这些装置虽然克服了对手套箱的依赖，并且节约了实验耗材，但是其在合成纳米零价铁的过程中没有材料的清洗步骤，得到的零价铁不纯，且需要在接触空气的氛围下进行纳米零价铁的分离，材料容易损失且不同批次的材料零价铁含量纯度会有较大差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种在非开放惰性氛围下磁性分离制备纳米零价铁的系统，以解决上述现有技术存在的问题，安全、有效地生产高纯度的纳米零价铁。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种在非开放惰性氛围下磁性分离制备纳米零价铁的系统，包括依次管路连接的惰性气体瓶、气体监控与缓冲装置、主反应装置、冷凝装置、废液收集装置、液封装置和抽压调节装置；

所述主反应装置为三口烧瓶，所述冷凝装置包括冷凝管和与所述冷凝管连通的冷源，所述废液收集装置为废液收集瓶，所述三口烧瓶的一个口上连接一号三通阀、另一个口上设置单孔橡胶塞、再一个口上设置二号三通阀，所述单孔橡胶塞上穿设有取液管，所述取液管的顶端通过管路与所述冷凝管的一端连接，所述冷凝管的另一端与所述废液收集瓶连通；

所述抽压调节装置包括三号三通阀和与所述三号三通阀的一个口连通的真空泵，所述液封装置包括装有水的第二液封瓶，所述第二液封瓶通过第一连接管与所述废液收集瓶连接，所述第一连接管一端伸入所述第二液封瓶内的水内；所述第二液封瓶通过第二连接管与所述三号三通阀连接，所述第二连接管靠近所述第二液封瓶的一端位于所述第二液封瓶内的水的上方。

优选的，还包括第一储液瓶、第二储液瓶和四号三通阀，所述第一储液瓶与所述四号三通阀的一个口连接，所述第二储液瓶与所述四号三通阀的另一个口连接，所述四号三通阀的再一个口与所述一号三通阀的一个口连接；所述第一储液瓶中设置有去离子水，所述第二储液瓶中设置有无水乙醇。

优选的，还包括还原剂瓶和蠕动泵，所述还原剂瓶、所述蠕动泵及所述一号三通阀的再一个口依次连接。

优选的，所述冷源为循环冷水箱，所述循环冷水箱的出水口与所述冷凝管的进水口连通，所述循环冷水箱的进水口与所述冷凝管的出水口连通。