[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

摘要

一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法及装置，该方法为：将质量浓度1.0％、粒径0.1～1μm、pH值远离等电点的无机非金属球形胶体溶液，加入到上下两端具有圆锥形电极的分选容器中；根据颗粒所带电荷的性质及欲分选粒径来调节电场强度，并给电极通电；当被分选颗粒受到的合力为零时，它们将悬浮在溶液中，而其它小于或大于分选粒径的颗粒将上浮或沉降到上下端圆锥形电极附近；打开阀门，放出沉积的大颗粒，收集被分选的颗粒。该装置的分选容器侧壁上有一加液管；上下端圆锥形电极均为空心结构，锥角为60°，下端圆锥形电极底部尖端处开有小孔；小孔通过细管与颗粒收集器相通。该装置可实现无机非金属胶体颗粒的可控精确分选。

主权项

1.一种无机非金属胶体颗粒的电场分选方法，其特征在于：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$E=\frac{d^2({\rho }_w-{\rho }_s)g}{9\mathrm{\mu \eta }}---\left(1\right)$ 式中：d为所要分选的颗粒粒径；ρw和ρs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；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$\upsilon =\frac{d^{{\prime }^2}({\rho }_s-{\rho }_w)g}{18\eta }+\frac{1}{2}{\mu }^{\prime }E---\left(2\right)$ 式中：d‘为大于或小于分选粒径的颗粒粒径；ρw和ρs分别为水和颗粒的密度；g为重力加速度；η为水的粘度；μ′为大于或小于分选粒径的颗粒迁移率，可用微电泳仪测得；E为分选时施加的电场强度，即公式(1)的计算值；步骤6，打开下端圆锥形电极下面的阀门，首先是沉积的颗粒成平锥状向下移动，并由大到小按顺序流出，当被分选的颗粒开始流出时，收集样品；在颗粒流出的过程中，为保持胶体液面高度不变，在打开下端圆锥形电极下面阀门的同时打开分选容器侧壁上的加液管阀门，使分散介质-水缓慢流入分选容器中，以维持液面高度不变。