[发明专利]滑轨式气液界面跳汰磁分选可控装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁性颗粒的分选领域，特别涉及一种滑轨式气液界面跳汰磁分选可控装置。

背景技术

目前，磁性纳米颗粒由于其独特的性能已经被广泛应用于化工、冶金、磁流体、高密度磁存储、气体传感器和生物技术等领域。此外，由于磁性纳米颗粒具有大的比表面积、小的毒副作用、高的化学稳定性等优点，其在磁共振造影剂、磁性药物输运、细胞标记以及细胞分离免疫检测、蛋白质纯化、核酸分离、靶向药物和固定化酶等生物医学领域表现出诱人的应用前景。目前，单分散磁性颗粒在磁场控制光子晶体组装方面也发挥了重要作用。

根据用途不同，需要对不同粒径范围的磁性颗粒进行智能化分选，这在磁性颗粒的应用过程中已经成为一项非常重要的技术。

目前，磁性颗粒分选装置主要包括湿法磁分选装置和干法磁分选装置两种。现有的磁分选装置，例如专利ZL200720158038.7、CN1915528A、CN101214465A、CN101214466A、CN101590445A、ZL200720025266.7和ZL200720159669.0等提供的磁分选装置，不论是干法磁分选装置还是湿法磁分选装置，都只能实现磁性颗粒和非磁性颗粒的分离，不能对不同粒径的磁性颗粒进行可控分选。此外，上述磁分选装置多采用永磁铁，不能控制磁场强度，也不能实现分选过程的智能化自动控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种滑轨式气液界面跳汰磁分选可控装置。

本发明提供的滑轨式气液界面跳汰磁分选可控装置包括滑轨、滑动装置、电磁铁、分选池、收集池和控制系统；滑动装置位于滑轨下并安装在滑轨上，且滑动装置能够沿滑轨滑动，电磁铁安装在滑动装置下方，分选池和收集池位于滑轨下方控制系统用于控制滑动装置在分选池和收集池之间运动并用于控制电磁铁中的电流的通断，以使收集池收集电磁铁从分选池中分选出的磁性颗粒。优选地，所述磁分选装置包括位于分选池下方的可调支架。

优选地，所述装置包括滑轨固定装置，该滑轨固定装置能够调节滑轨的高度。

优选地，所述滑动装置包括滑轮和电动机。优选地，所述控制系统能够进一步用于控制滑动装置沿滑轨滑动的速度大小以及滑动装置在分选池或收集池上方的停留时间。

优选地，所述控制系统能够进一步用于控制电磁铁中的电流强度，以分选出不同粒径范围的磁性颗粒。

优选地，所述电磁铁的下表面形状要与分选池和收集池的上开口面的形状相同，所述电磁铁的下表面面积要大于分选池的上开口面的面积，所述电磁铁的下表面面积要小于收集池的上开口面的面积。优选地，通过调节电磁铁下表面与分散液液面之间的距离和/或选用不同的分散介质分选出不同粒径范围的磁性颗粒。分散液装在所述分选池中，分散液为磁性颗粒和分散介质的混合物。针对不同种类的磁性颗粒需要选取不同的分散介质，分散介质的选取原则为磁性颗粒不溶于所选分散介质，却可以在分散介质中均匀分散，且兼顾分散效果和成本。例如，需要分选的磁性颗粒为Fe₃O₄或聚苯乙烯(PSt)/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取蒸馏水作分散介质；需要分选的磁性颗粒为Al₂O₃/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取无水乙醇作分散介质；需要分选的磁性颗粒为ZrO₂/Fe₃O₄复合材料颗粒时，选取体积浓度为50％的醇水混合液作分散介质。

本发明提供的装置的工作原理是气液界面跳汰磁分离，具体为：接通电磁铁电源后，在电磁铁产生的磁场作用下，分散液中的磁性颗粒沿磁场方向向上运动并通过分散液液面，被吸附在电磁铁的下表面。由于不同粒径的磁性颗粒通过气液界面时受到的阻力不同，所以当分散液液面与电磁铁之间的磁场强度固定不变时，被吸附到电磁铁下表面的磁性颗粒的大小将介于特定的粒径范围之内。当介于一定粒径范围的磁性颗粒被吸附到电磁铁上时，控制电磁铁沿着滑轨运动到收集池上方，然后切断电磁铁电源，电磁铁产生的磁场作用消失，磁性颗粒脱离电磁铁落入收集池内，从而分选出特定粒径范围的磁性颗粒。当电磁铁下表面与分散液液面之间的距离一定时，通过调节电磁铁中的电流强度改变电磁铁产生的磁场强度和/或选用不同的分散介质，即可分选出不同粒径范围的磁性颗粒。

应用本发明提供的装置能够分选出的磁性颗粒的粒径计算公式为：