本實(shí)用新型的技術(shù)方案涉及一般的物理裝置，具體地說(shuō)是一種磁分離集氧裝置。

背景技術(shù)：

隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染愈加嚴(yán)重，人類在致力于研究與開(kāi)發(fā)新能源的同時(shí)，也在努力提高燃料的燃燒效率。通過(guò)燃料完全燃燒，產(chǎn)生更多能量的同時(shí)，減少不完全燃燒產(chǎn)生的污染物，例如一氧化碳和一氧化氮等。據(jù)調(diào)查研究顯示，空氣中含氧量每提高1％，燃燒效率可提高10％左右。目前國(guó)內(nèi)外的空氣分離技術(shù)主要為薄膜分離法、低溫蒸餾法、分子篩法、細(xì)菌法、磁分離法。薄膜分離法依靠不同氣體在薄膜中滲透速度不同實(shí)現(xiàn)氣體分離，凈化后的空氣經(jīng)過(guò)中空纖維組成的膜分離組件，由于薄膜兩側(cè)分壓差作用，氧氣滲透速度快而得到富氧空氣，此方法必須有新鮮、潔凈的大氣環(huán)境且中空纖維薄膜目前國(guó)內(nèi)還不能制造，因而大面積推廣難度較大；低溫蒸餾法是利用不用氣體的液化點(diǎn)不同，通過(guò)空氣壓縮低溫制取不同氣體，此方法目前在工程內(nèi)無(wú)法直接使用；分子篩法是將干燥的壓縮空氣以一定壓力和時(shí)間間隔交替通入吸附塔中，氮分子被沸石分子篩吸附，氧分子通過(guò)吸附塔流出收集，此方法依舊依賴潔凈大氣環(huán)境，收集到的氧氣中含塵量較高需經(jīng)過(guò)濾才能使用且分子篩使用壽命較短。其中磁分離法是利用氮氧的磁化率差異，將空氣中的氮?dú)馀c氧氣分離。日木、美國(guó)、前蘇聯(lián)和英國(guó)等陸續(xù)有專利申請(qǐng)。

日本專利，特公昭42—15361是利用永磁電磁兩種方法的組合，在管子前端先用永磁陣列把空氣磁化，在管子后邊外壁加電磁鐵，使富氧氣體在管壁附近富集，但是該裝置需要外加能量來(lái)源且富氧率低；中國(guó)專利，ZLCN1986436A,是通過(guò)磁場(chǎng)梯度提高水中溶解氧氣的濃度，將水處理劑放置在產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的V型槽中，利用氧氣的順磁性，當(dāng)水中的氧氣濃度不均勻時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)力作用從而驅(qū)動(dòng)水表面的空氣產(chǎn)生流動(dòng)，但是此裝置需要極高的電勢(shì)差，且水中含空氣量增加也會(huì)導(dǎo)致含氧濃度升高，并未真正實(shí)現(xiàn)氮?dú)馀c氧氣分離；ZLCN201520249654.8,利用超導(dǎo)磁選機(jī)分離低溫空氣，將低溫空氣通入裝置中，接觸多孔超導(dǎo)薄膜后氧氣被吸收，氮?dú)馔ㄟ^(guò)，從而提高氧氣濃度，但是該裝置利用的空氣為處理后的低溫空氣，且利用薄膜分離氮?dú)馀c氧氣，并未直觀看到磁場(chǎng)分離氮?dú)馀c氧氣；ZLCN1115260A,是在空氣的流路中施加非均勻磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度方向與空氣的流動(dòng)方向呈某一不為零的角度。氧氣受磁場(chǎng)力的作用沿磁場(chǎng)強(qiáng)度梯度方向流動(dòng)，形成氧氣的富集區(qū)，對(duì)該富集區(qū)中的氧氣施加驅(qū)動(dòng)力使氧氣克服磁場(chǎng)的束縛，流入收集區(qū)，形成氧氣的流路。但是該裝置中磁場(chǎng)梯度方向和空氣流動(dòng)方向之間的夾角大小不能準(zhǔn)確確定，并且所施加的驅(qū)動(dòng)力也要考慮多方面影響，實(shí)驗(yàn)參數(shù)控制難度較大；ZLCN2442740Y,該裝置為一無(wú)磁中空倒置圓錐外罩,上部與有輸氧管的半圓外殼相焊接；在此內(nèi)部也放置一個(gè)與上結(jié)構(gòu)相同的中空倒圓錐，在倒錐體的周圍放置多個(gè)電磁鐵或永久磁鐵。當(dāng)一束空氣從底部向上流動(dòng)時(shí),在磁場(chǎng)力作用下,實(shí)現(xiàn)氮?dú)馀c氧氣分離，但是分離效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的技術(shù)方案旨在提高氧氣濃度，提供一種磁分離集氧裝置。該裝置在液體環(huán)境中輔助增氧膜、沸石分子篩等方法增加氧氣含量，從而提高氧氣濃度。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種磁分離集氧裝置，該裝置的組成包括依次相連的進(jìn)氣口、氣流控制器、第一級(jí)分離室、第二級(jí)分離室和第三級(jí)分離室；

其中，第一級(jí)分離室、第二級(jí)分離室和第三級(jí)分離室的大小、結(jié)構(gòu)相同，均為玻璃材質(zhì)的等邊三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱水平放置，頂部為平面；每一級(jí)分離室的前端均設(shè)置有增氧膜，增氧膜之后為充滿液體的分離通道，分離通道的頂部外壁都固定有磁鐵陣列，分離通道的尾端都分別設(shè)置有上下兩個(gè)導(dǎo)氣管，上部的導(dǎo)氣管與下一級(jí)的分離室的進(jìn)氣端相連，下部的導(dǎo)氣管作為氮?dú)馀艢夤埽黄渲?，第一?jí)分離室的增氧膜之前還設(shè)置有分子篩層，第三級(jí)分離室的上部導(dǎo)氣管為氧氣收集管；

所述的分離通道中的液體為水、正戊烷、乙醇、煤油或有機(jī)磷酸酯。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型采用了多級(jí)分離。同時(shí)結(jié)合分子篩層、增氧膜等方法，從而有效地提高了氧氣濃度。本裝置主要用于助燃、節(jié)能和環(huán)保等領(lǐng)域，對(duì)所有燃料和絕大多數(shù)工業(yè)爐窯均適用。它不僅能提高劣質(zhì)燃料的應(yīng)用范圍，又能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)燃料的燃燒性能。用22.9％的富氧空氣燃燒無(wú)煙煤，燃燒效率可提高19％。富氧用于有色金屬冶煉，不僅可以明顯節(jié)能，增加產(chǎn)量，而且還可以提高SO2濃度，以便回收，從而減輕環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。用22.9％的富氧空氣強(qiáng)化冶煉過(guò)程，可節(jié)能17％。SO2濃度提高30％，生產(chǎn)能力提高20％。此外富氧還可用于醫(yī)療保健、石油化工和漁業(yè)養(yǎng)殖等其它領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型磁分離集氧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-進(jìn)氣口；2-氣流控制器；3-分子篩層；4第一級(jí)增氧膜、9第二增氧膜、14第三級(jí)增氧膜；5第一級(jí)分離室、10第二級(jí)分離室、15第三級(jí)分離室；6第一磁體陣列、11第二磁體陣列、16第三磁體陣列；7、8、12、13、17、18導(dǎo)氣管。

具體實(shí)施方式

如下圖所示，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型中磁分離集氧裝置如圖1所示，該裝置的組成包括依次相連的進(jìn)氣口1、氣流控制器2、第一級(jí)分離室5、第二級(jí)分離室10和第三級(jí)分離室15；

其中，第一級(jí)分離室5、第二級(jí)分離室10和第三級(jí)分離室15的大小、結(jié)構(gòu)相同，均為玻璃材質(zhì)的等邊三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱水平放置，頂部為平面；每一級(jí)分離室的前端均設(shè)置有增氧膜，增氧膜之后為充滿液體的分離通道；分離通道的頂部外壁固定有磁鐵陣列，分離通道的尾端分別設(shè)置有上下兩個(gè)導(dǎo)氣管，上部的導(dǎo)氣管與下一級(jí)的分離室的進(jìn)氣端相連，下部的導(dǎo)氣管作為氮?dú)馀艢夤?；其中，第一?jí)分離室2的增氧膜4之前還設(shè)置有分子篩層3，第三級(jí)分離室的上部導(dǎo)氣管為氧氣收集管。

所述的分離通道中的液體為水、正戊烷、乙醇、煤油、有機(jī)磷酸酯，本實(shí)用新型優(yōu)選為正戊烷。

所述的磁鐵陣列的磁場(chǎng)強(qiáng)度和強(qiáng)度梯度乘積2-3.5T²/m；

所述的增氧膜為聚砜-硅橡膠復(fù)合膜。

所述的分子篩具體為沸石。

實(shí)施例1：

所述的裝置的具體結(jié)構(gòu)描述如下：

進(jìn)氣口1與氣流控制器2相連，氣流控制器2的另一端與第一級(jí)分離室5相連。在第一級(jí)分離室5的前端依次設(shè)置分子篩層3和第一級(jí)增氧膜4，外壁設(shè)置第一級(jí)磁鐵陣列6,第一級(jí)分離室5尾端設(shè)置兩個(gè)帶有半透膜的導(dǎo)氣管道：導(dǎo)氣管7與第二級(jí)分離室10的進(jìn)氣口相連；導(dǎo)氣管8導(dǎo)出氮?dú)夂枯^高的氣體。第二、三級(jí)分離室設(shè)置同上。

裝置的材質(zhì)及參數(shù)具體為：

其中，氣流控制器(臺(tái)灣安洲YCP-902-B)出氣速度為4.0m³/min；增氧膜為天邦公司的卷式聚砜-硅橡膠復(fù)合膜；磁鐵為溫州勝磁公司的磁鐵，磁鐵之間用環(huán)氧樹(shù)脂層粘結(jié)，形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度和強(qiáng)度梯度乘積3.0T²/m；所述的半透膜的材質(zhì)為醋酸纖維素；三棱柱形玻璃分離室為實(shí)驗(yàn)室自制，由長(zhǎng)35厘米寬15厘米的長(zhǎng)方形有機(jī)玻璃板與兩塊邊長(zhǎng)為15厘米的等邊三角形有機(jī)玻璃板用玻璃膠粘結(jié)而成。

本實(shí)用新型是采用軌道偏轉(zhuǎn)法磁致分離法，將軌道充滿液體，使氣體以氣泡方式進(jìn)行分離，并采用多級(jí)分離，有效地提高了分離后的氧氣濃度?？諝馔ㄈ脒M(jìn)氣口，經(jīng)過(guò)分子篩層，進(jìn)入高梯度磁場(chǎng)區(qū)域后，由于氧氣是順磁性向磁場(chǎng)梯度高的地方運(yùn)動(dòng)，氮?dú)馐悄娲判韵虼艌?chǎng)梯度低的地方運(yùn)動(dòng)，氣泡發(fā)生明顯變形，并最終碰到尖端破成兩個(gè)氣泡。氧氣濃度較高的氣泡透過(guò)增氧膜進(jìn)入下一級(jí)分離區(qū)，而氮?dú)鈴牧硪怀隹谂懦觥?/p>

運(yùn)行：

當(dāng)裝置工作時(shí)，氣體加壓(例如可以通過(guò)增氣泵)注入進(jìn)氣口，通過(guò)氣流控制器調(diào)節(jié)氣流大小，空氣進(jìn)入被液體充滿的三棱柱形玻璃分離室，經(jīng)過(guò)沸石層和增氧膜，進(jìn)入高梯度磁場(chǎng)區(qū)域(分離通道)后，氧氣在自身順磁性的作用下向磁場(chǎng)梯度高的地方運(yùn)動(dòng)，氮?dú)庥捎谀娲判宰饔孟虼艌?chǎng)梯度低的地方運(yùn)動(dòng)，氣泡發(fā)生明顯變形，碰到尖端破成兩個(gè)氣泡。氧氣濃度較高的氣泡透過(guò)增氧膜進(jìn)入下一級(jí)分離區(qū)，而氮?dú)鈴膶?dǎo)氣管8、13、18排出，最終氧氣在導(dǎo)氣管17處用排水法收集，濃度平均可以提高6.67％。

表1實(shí)驗(yàn)裝置前后氧氣濃度對(duì)比

經(jīng)實(shí)踐檢測(cè)本裝置可以將氧氣濃度平均提高6.67％。

本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。