[发明专利]一种用于实验室制备纳米零价铁的一体化装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于实验室制备纳米零价铁的一体化装置及制备方法，一体化装置包括反应制备装置、连接装置、分离清洗装置、加热烘干装置、固定支撑装置，分离清洗装置固定在固定支撑装置底部，反应制备装置通过连接装置连接在分离清洗装置的上方，用于进行样品制备及分离清洗流程；连接装置与固定支撑装置通过翻转机构连接，用于将分离清洗装置翻转180度，加热烘干装置加装在翻转180度的分离清洗装置外部，用于进行加热烘干流程，在分离清洗装置连接负压收集装置，用于进行材料转移流程。总之，本发明将反应、清洗、烘干及收集一体化操作，整个过程不存在暴露的转移过程，减少材料氧化风险。

技术领域

本发明属于水处理材料制备技术领域，具体涉及一种用于实验室制备纳米零价铁的一体化装置及制备方法。

背景技术

近年来，纳米修复技术在环境科学领域获得了很大地进步。纳米零件铁颗粒大小1-100nm，随着粒子直径减小，纳米粒子的表面积和表面能迅速增大，也更易被氧化。研究表明，零价铁材料尤其是纳米级零价铁材料由于具有高的反应活性，可修复多种环境污染物等特点，成为目前环境污染修复技术中一个非常活跃的研究领域。纳米级零价铁可有效降解如卤代烃、卤代烯烃、卤代芳香烃、有机氯农药等很多有机物，也能用纳米零价铁来去除水体中的硝酸盐氮及地表水体中重金属Cr(Ⅵ)等的无机环境污染物。

通过对实验室制备纳米零价铁等材料制备、分离、清洗过程的研究发现，由于材料的特殊性质(易氧化)，导致整个制备过滤、分离、烘干过程要确保处于无氧的环境，使得整个制备、分离、烘干流程不方便操作，传统的方法是将制备液转移至厌氧手套箱操作，使用的分离、清洗是滤纸-漏斗及离心的方法“滤纸-漏斗”过程操作不方便、单次分离量有限，分离耗时长、损耗大等缺点，“离心”方法一方面易氧化、损耗大，另一方面只适用于质地重的材料，因此我们发明了一整套实验方法及设备去大大提高实验室制备的纳米零价铁及负载材料等的工作效率。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明提供一种用于实验室制备纳米零价铁的一体化装置。

本发明的技术内容为：一种用于实验室制备纳米零价铁的一体化装置，包括反应制备装置、连接装置、分离清洗装置、加热烘干装置、固定支撑装置；

所述反应制备装置包括罐体一、搅拌杆、搅拌电机、分液漏斗，所述罐体一的顶部设有进液口一，底部中心位置设有出液口一，罐体一的侧壁下部设有进气口一，所述进气口一上设有进气阀门一，所述搅拌电机设置在罐体一顶部中心位置，所述搅拌杆位于罐体一内部，且搅拌杆上端与搅拌电机的输出轴相连，所述分液漏斗设置在罐体一顶部一侧，分液漏斗的下端延伸至罐体一内部；

所述连接装置包括通管、主阀门和连接附耳，所述通管的上端与所述出液口一通过螺纹连接，所述主阀门设置在通管上，并靠进出液口一的一端，所述连接附耳共两个，分别对称焊接在通管的左右两侧；

所述分离清洗装置包括罐体二和滤膜固定圈，所述罐体二分为清洗部和分离部，所述清洗部的顶端设有进液口二，清洗部的上侧壁处设有进气口二，所述进气口二上设有进气阀门二，所述进液口二与通管下端通过螺纹连接，所述分离部的底部设有出液口二，所述滤膜固定圈水平卡接在分离部的上端口，滤膜固定圈中固定有纳米过滤膜，所述清洗部和分离部之间通过法兰连接；

所述加热烘干装置包括加热夹套和气体加热器，所述加热夹套可拆卸设置在分离清洗装置的外侧，且加热夹套与分离清洗装置外侧壁紧密贴合，所述气体加热器设置在进气口二的外端，所述加热夹套和气体加热器通过与外部电源相连；

所述固定支撑装置包括支撑底座、支撑架和翻转机构，所述支撑底座位于分离清洗装置的下方，所述支撑架共两个，分别固定连接在支撑底座的上端两侧，支撑架的上端设有安装孔，所述安装孔与连接装置的连接附耳位置平齐，所述翻转结构连接在连接附耳与安装孔之间，用于上下翻转分离清洗装置。