(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210892580.4 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 徐州工程学院 地址 221000 江苏省徐州市 云龙区丽水路2 号 (72)发明人 杨杨阳　黄秦晗　薛丽敏　王艳菊　 庄严　刘强　范秀磊　 (74)专利代理 机构 深圳天融专利代理事务所 (普通合伙) 44628 专利代理师 程华 (51)Int.Cl. C12M 1/42(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/26(2006.01)C12M 1/02(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻 的装置 (57)摘要 本发明公开一种利用磁性纳米颗粒连续分 离、 收集微藻的装置， 包括水泵、 混合系统、 分离 系统、 收集系统和控制系统； 混合系统包括储水 箱、 置于储 水箱内的搅拌装置和设在储水箱上方 的磁性纳米颗粒存储释放装置； 分离系统包括U 型分离槽、 刮板、 驱动装置， U型分离槽倾斜设置， 其两端分别通过软管与储水箱连通； 两个微藻收 集罐分别位于半圆形分离槽与直管连接处的正 下方。 通过磁场作用使磁性纳米颗粒与微藻结 合， 使微藻从水‑藻混合液中分离。 通过外部磁场 的作用， 磁 ‑藻混合物定向移动的过程中， 将结合 物吸附在管壁， 最后利用刮板刮取完成收集， 实 现藻‑水分离。 整个装置运行无须投加絮凝剂、 能 够实现精细化控制， 具有效率高、 能耗低、 经济适 用的优势。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115322897 A 2022.11.11 CN 115322897 A 1.一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在于， 包括水泵、 混合系 统、 分离系统、 收集系统和控制系统； 所述混合系统包括储水箱、 置于储水箱内的搅拌装置和设在储水箱上方的磁性纳米颗 粒存储释放装置， 用于根据藻水中生物量定时、 定量向储水箱释放磁性纳米颗粒， 与储水箱 中的微藻形成磁 ‑藻混合物； 所述分离系统包括U型分离槽、 刮板、 驱动装置， 所述U型分离槽倾斜设置， 其两端分别 通过软管与储水箱连通， 在U型分离槽于储水箱的连通处均设有电磁阀； 所述U型分离槽包 括半圆形分离槽和设在半圆形分离槽两端的直管； 所述半圆形分离槽内设有水位报警装 置， 底部设有磁场强度可调的电磁铁； 所述刮板垂 直置于半圆形分离槽内并与其内壁相切， 所述刮板与驱动装置传动连接； 所述收集系统包括微藻 收集罐和清液收集罐， 两个微藻 收集罐分别位于半圆形分离槽 与直管连接处的正下方， 在半圆形分离槽与直管连接处设有通孔并安装有电磁阀， 通过控 制电磁阀的开合， 使分离后的磁 ‑藻混合物落入微藻收集罐； 所述清液收集罐设置在半圆形 分离槽的最低端， 在半圆形分离槽的最低端开设有泄水 口并安装电磁阀， 通过控制电磁阀 的开合， 使分离后的清液落入清液收集罐； 所述控制系统包括内置计时器、 存储器的控制器， 所述水泵、 搅拌装置、 磁性纳米颗粒 存储释放装置、 水位报警装置、 电磁铁、 电磁阀均 与控制器电性连接 。 2.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述磁性纳米颗粒存储释放装置包括漏斗形的磁性纳米颗粒存储装置和位于磁性纳米 颗粒存储装置下端的计量泵、 电磁阀， 所述计量泵、 电磁阀与所述控制器电性连接 。 3.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述直管靠近软管的一端高于另一端， 整体与水平 面呈2°夹角； 所述半圆形分离槽靠近 直管的一端高于另一端， 整体与水平面呈3 °夹角。 4.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述分离系统还 包括支架， 所述U型分离 槽固定于支架上端， 保证稳定性。 5.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述驱动装置包括传动连接的伺服电机和 正反转减速箱， 所述刮板通过连杆与正反转 减速箱连接 。 6.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述电磁铁产生间歇式磁场， 作用区域 为刮板运动区域。 7.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述半圆形分离 槽材质微聚乙烯。 8.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述储水箱采用玻璃钢材质， 其侧壁设有体积刻度线。 9.如权利要求8所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 所述储水箱侧壁设有透明观察窗， 所述体积刻度线设在透明观察窗上。 10.如权利要求1所述的一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 其特征在 于， 在所述水泵与储水箱的连接管道上设有流 量计， 所述 流量计与所述控制器电性连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115322897 A 2一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集 微藻的装 置 技术领域 [0001]本发明涉及微藻收集分离装置技术领域， 具体为一种利用磁性纳米颗粒连续分 离、 收集微藻的装置 。 背景技术 [0002]微藻是一类分布广泛、 个体小、 繁殖快、 营养丰富且光合利用度高的自养型微生 物， 其油脂面积产率高， 单位面积的产油率是其他油料作物的20 ‑400倍， 且微藻大多分布在 江海湖泊中， 不与农作物争地， 条件适宜情况下可整年生长。 在环境保护上， 高密度藻水体 的藻类生物质快速 收集处理是应对突发水环境问题的瓶颈 问题； 在能源转型上， 藻类生物 质的资源化利用对缓解能源危机具有重要意义。 因此， 无论是在环 境还是在能源层面上， 高 效收集微藻生物质具有深远的现实意义。 微藻细胞体积微小(3 ‑30 μm)， 藻细胞表面带有负 电荷， 常规的采收难度和成本较高。 目前有关收集 微藻的方法大多效率低下或 成本较高。 [0003]目前藻类生物质的收集方式有絮凝法、 过滤法、 离心法和沉淀法等。 絮凝法需要添 加絮凝剂， 不仅价格昂贵而且可能对水体产生污染； 过滤法因为微藻极小不能使用普通滤 布和滤纸， 只能采用微滤和超滤方式， 但效率低下， 容易堵塞 滤孔； 离心法多采用高剪切机， 使用中成本过高， 噪音较大， 使用区域狭隘； 沉淀法虽然比较经济环保， 但用时过长， 效率低 下； 沉淀法虽然比较经济环保， 但沉淀时间过长， 效率低下。 再比如专利号CN102453669A(微 藻收集装置和微藻收集方法)所示的装置， 不同于传统沉淀法， 它运用三根杠杆和十四个集 板通过控制倾斜角度来收集沉降后的微藻， 虽然 可以避免沉淀时间过长或减少沉降时间导 致沉降的微藻数目过少的问题， 但是并没有改变一般微藻自然沉降的概率——静置24小时 只有60％左右的沉降效果。 此外， 外界环境容易扰动水体影响最终沉降效果。 另有专利号 CN108569816A(一种水处理微藻收集装置)介绍的处理装置包括微藻吸附罐、 微藻收集罐、 磁介质分离罐和磁介质清洗回收罐等。 该装置工程量较大， 技术要求较高， 只能用于工厂化 生产。 发明内容 [0004]针对上述存在的技术不足， 本发明的目的是提供一种利用磁性纳米颗粒连续分 离、 收集微藻的装置， 基于磁性纳米颗粒对微藻的吸附性， 结合往复式刮板结构和精确控制 系统， 较好 地解决了传统方法工程 量大、 效率低、 能耗高、 不经济的问题。 [0005]为解决上述 技术问题， 本发明采用如下技 术方案： [0006]本发明提供一种利用磁性纳米颗粒连续分离、 收集微藻的装置， 包括水泵、 混合系 统、 分离系统、 收集系统和控制系统； [0007]所述混合系统包括储水箱、 置于储水箱内 的搅拌装置和设在储水箱上方的磁性纳 米颗粒存储释放装置， 用于定时、 定量向储水箱释放磁性纳米颗粒， 与储水箱中的微藻形成 磁‑藻混合物； [0008]所述分离系统包括U型分离槽、 刮板、 驱动装置， 所述U型分离槽倾斜设置， 其两端说　明　书 1/4 页 3 CN 115322897 A 3