恭喜山東建筑大學趙茜獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜山東建筑大學申請的專利一種水中的高純度磷回收裝置和方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118217951B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410385240.1,技術領域涉及:B01J20/26;該發明授權一種水中的高純度磷回收裝置和方法是由趙茜;張津滔;任娟;王洪波;徐景濤;陳淑芬;王薇;韓科超;母銳敏;李心儀;劉坤;鄭丙玉設計研發完成,并于2024-04-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種水中的高純度磷回收裝置和方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種水中的高純度磷回收裝置和方法,屬于水處理領域,具體涉及微塑料污染水源水或者污水中高純度磷產品的回收。該裝置包括蛋白吸附單元、磷吸附單元和PLC裝置組成,其中蛋白吸附單元由pH調節溶液投加系統、蛋白吸附柱、蛋白吸附樹脂再生系統、樹脂捕獲器組成,磷吸附單元由磷吸附柱、可啟閉磁場、磷吸附填料再生系統組成。通過pH調節使含磷水源水或者污水的等電點使蛋白質和塑料結合,利用茚三酮改性樹脂對蛋白高效吸附和甲基三乙氧基硅烷改性填料對磷酸鹽強力絡合分離的雙重優勢,提高了磷回收產品的純度,提高了磷回收效率和磷產品純度。本發明可用于水中微塑料污染物的去除和高純度磷酸鹽的回收。
本發明授權一種水中的高純度磷回收裝置和方法在權利要求書中公布了:1.一種可分離微塑料的含磷水源水或者污水磷回收裝置,包括蛋白吸附單元(1)、磷吸附單元(2)、PLC裝置(3),其特征在于:所述蛋白吸附單元(1)設置在磷吸附單元(2)的前端,蛋白吸附單元(1)包括pH調節溶液投加系統(11)、蛋白吸附柱(12)、蛋白吸附樹脂再生系統(13)和樹脂捕獲器(14);所述蛋白吸附柱(12)包括第一進液管(121)、第一進液管道電磁閥(122)、第一排氣閥門(123)、蛋白吸附柱罐體(124)、第一固定法蘭(125)、樹脂投入口(126)、茚三酮改性樹脂(127)、樹脂排出口(128)、第一多孔布漏板(129)、第一篩網(12-10)、第一流出管道(12-11)和第一流出管道電磁閥(12-12),第一固定法蘭(125)緊箍于蛋白吸附柱罐體(124)外側;所述樹脂捕獲器(14)設置在第一流出管道(12-11)上;第一進液管道電磁閥(122)和第一流出管道電磁閥(12-12)受PLC裝置(3)控制;所述pH調節溶液投加系統(11)由玻璃鋼容器(111)、泄水閥(112)、流出管道電磁閥門(113)、調節溶液補充口(114)、調節溶液投加系統流出管道(115)組成,調節液流出管道電磁閥門(113)受PLC裝置(3)控制,玻璃鋼容器(111)內儲有2~4molL的稀鹽酸;所述蛋白吸附樹脂再生系統(13)設置在蛋白吸附柱(12)的底部,由第一不銹鋼容器(131)、液體補充口(132)、泄水閥(133)、再生液管道電磁閥門(134)、一號水泵(135)、再生液管道(136)組成,再生液管道電磁閥門(134)設置在再生液管道(136)上,再生液管道電磁閥門(134)且受PLC裝置(3)控制,第一不銹鋼容器(131)為內儲有6~8%的氯化鈉溶液;蛋白吸附柱(12)中所述茚三酮改性樹脂(127)是以苯乙烯型強酸性陽離子樹脂作為基底,在水熱條件下采用茚三酮在陽離子樹脂表面緊密覆蓋和結合從而對其進行改性后的得到的高分子材料,其制備步驟是:配制質量分數10%茚三酮水溶液,在25℃室溫條件下,將茚三酮水溶液緩慢滴加至其2~3倍質量的質量濃度為40~50mgmL的苯乙烯型強酸性陽離子樹脂溶液中,并在整個過程中持續攪拌20min~40min;最終得到茚三酮與苯乙烯型強酸性陽離子樹脂的混合液;將該混合液離心,洗去浮沫,采用冷凍干燥至恒重,即得茚三酮改性樹脂;所述磷吸附單元(2)設置在樹脂捕獲器出液管(146)末端,所述磷吸附單元(2)包括磷吸附柱(21)、可啟閉磁場裝置(22)、磷吸附填料再生系統(23);所述磷吸附柱(21)包括第二進液管(211)、第二進液管道閥門(212)、第二排氣閥門(213)、磷吸附柱罐體(214)、第二固定法蘭(215)、填料投入口(216)、硅烷改性磷吸附球形填料(217)、填料出口(218)、第二多孔布漏板(219)、第二篩網(21-10)、磷吸附柱流出管道(21-11)和磷吸附柱流出管道閥門(21-12),第二固定法蘭(215)緊箍于磷吸附柱罐體(214)外側,所述硅烷改性磷吸附球形填料(217)的制備步驟是:首先,通過共沉淀法合成Fe3O4磁核,然后用硅酸鹽涂層覆蓋,形成Fe3O4@SiO2磁性納米核,Fe3O4@SiO2磁性納米核制備步驟包括合成磁鐵礦和用二氧化硅包覆:采用常用的共沉淀法合成磁鐵礦,將8g的FeCl3·6H2O和3g的FeCl2·4H2O放入燒瓶并溶解在100mL去離子水中,同時在室溫攪拌下將1.5molL的一水合氨溶液滴加到上述混合液中,達到最終pH值為8~8.5后,停止攪拌,將黑色沉淀物磁分離并用去離子水洗滌三次;將黑色沉淀物分散在120mL去離子水中與120mL0.66molL硝酸溶液混合,在攪拌條件下再加入稀釋后的80mL氨水,將混合物加熱至70~72°C;在攪拌下用注射器加入硅酸鈉溶液并持續攪拌5分鐘,磁鐵礦表面形成二氧化硅涂層,即制備成Fe3O4@SiO2磁性納米核溶液;之后,將5gMgCl2·6H2O和6gAlCl3·6H2O溶于100mL水中,加入1molL的Na2CO3和1.5molLNaOH的堿性溶液各50mL,然后再加入10~12gCeCl3·7H2O,在80℃下結晶24小時后得到Ce負載得的羥基雙金屬氧化物懸濁液;將該懸濁液與100mLFe3O4@SiO2磁性納米核溶液混合,經過攪拌和5000~5500hz的超聲處理后制得超順磁性納米微粒懸濁液,超聲處理時間為20~30min;在25℃室溫條件下將5mL濃度為40mgmL甲基三乙氧基硅烷的乙醇溶液緩慢滴加至10mL的超順磁性納米微粒懸濁液中,在200~300rmin的攪拌速度下保持20min~40min,再進行4800~5200hz的超聲處理并干燥后,即得到硅烷化磁性納米粒子;再將20g硅烷化磁性納米粒子加入至40℃恒溫水浴中的50mL星形聚甲基丙烯酸縮水甘油酯溶液中,持續攪拌15min~20min,使兩者充分反應;最后,將該混合液離心、洗去浮沫并冷凍干燥至恒重并壓制成直徑為10~12mm的球形,即得到具有半互穿網絡結構的硅烷改性磷吸附球形填料;所述可啟閉磁場裝置(22)中的可拆裝弧型磁鐵(221)箍于磷吸附柱罐體(214)外部,并通過電動抓夾(222)固定且張合在磷吸附柱罐體(214)外側,由PLC裝置(3)控制;可拆裝弧形磁鐵(221)材質為釹鐵硼磁鐵;所述填料再生系統(23)設置在磷吸附柱(21)的上部,由第二不銹鋼容器(231)、堿液補充口(232)、排液閥(233)、填料再生液管道電磁閥門(234)、填料再生液管道(235)、高壓細水霧開式噴頭(236)組成,填料再生液管道(235)兩端分別將第二不銹鋼容器(231)和磷吸附柱罐體(214)內頂部連接,填料再生液管道(235)上設置有填料再生液管道電磁閥門(234);填料再生液管道(235)進入磷吸附柱罐體(214)內頂部后設置有高壓細水霧開式噴頭(236);高壓細水霧開式噴頭(236)設置兩個,等距安裝在磷吸附柱頂部內側;填料再生液管道電磁閥門(234)受PLC裝置(3)控制;第二不銹鋼容器(231)內儲有5%的氫氧化鈉溶液。
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