本發(fā)明屬于聚合物分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用密度梯度分離不同類型微塑料的聚合物分離裝置。

背景技術(shù)：

聚合物又稱高分子化合物，聚合物作為重要的化工原料，在化工的各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，包括塑料、橡膠和纖維。

聚合物的合成包括加聚和縮聚，均是簡(jiǎn)單的小分子通過(guò)共價(jià)鍵的聯(lián)合形成分子量從幾千到幾十萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)的，具有重復(fù)單元的長(zhǎng)鏈物質(zhì)。而在聚合物的合成過(guò)程中，反應(yīng)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)不同聚合度的聚合物副產(chǎn)物；同時(shí)，兩種以上單體加聚過(guò)程中，合成聚合物的單體本身容易發(fā)生相同單體的聚合。因此，得到的聚合物往往是混合了目的聚合物以及副產(chǎn)聚合物的混聚合物，需要通過(guò)進(jìn)一步的分離，才能得到純的目的聚合物。

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)聚合物的分離多采用一單獨(dú)的密度梯度容器，和幾個(gè)連通密度梯度容器的排出管，由于密度梯度容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，且沒(méi)有另外附加結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的對(duì)聚合物分離，分離不夠徹底，且隨著分離聚合物排出的密度梯度溶液回收循環(huán)利用效率差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、分離徹底且對(duì)密度梯度溶液回收循環(huán)利用效率高的聚合物分離裝置。

聚合物分離裝置，包括密度梯度容器和沉淀容器；所述密度梯度容器的側(cè)邊設(shè)置有上中下布置且與密度梯度容器連通的上梯度液倒入口、中梯度液倒入口和下梯度液倒入口，在密度梯度容器的側(cè)邊設(shè)置有上中下布置且與密度梯度容器連通的上梯度液倒出口、中梯度液倒出口和下梯度液倒出口；所述上梯度液倒出口高度處于上梯度液倒入口和中梯度液倒入口之間，中梯度液倒出口高度處于中梯度液倒入口和下梯度液倒入口之間，下梯度液倒出口低于下梯度液倒入口的高度；

所述沉淀容器內(nèi)通過(guò)兩橫向隔板間隔成上密封沉淀腔、中密封沉淀腔和下密封沉淀腔；

所述上梯度液倒出口通過(guò)管道與上密封沉淀腔連通，中梯度液倒出口通過(guò)管道與中密封沉淀腔連通，下梯度液倒出口通過(guò)管道與下密封沉淀腔連通；

所述上密封沉淀腔、中密封沉淀腔和下密封沉淀腔分別連通有排出管和低于排出管位置的循環(huán)管，上密封沉淀腔的循環(huán)管與上梯度液倒入口連通，中密封沉淀腔的循環(huán)管與中梯度液倒入口連通，下密封沉淀腔的循環(huán)管與下梯度液倒入口連通。

進(jìn)一步地，梯度液倒出口與沉淀腔連接的管道上、排出管和循環(huán)管上均設(shè)置有控制閥。

進(jìn)一步地，所述上梯度液倒入口、中梯度液倒入口和下梯度液倒入口處于密度梯度容器中的內(nèi)入口端與密度梯度容器內(nèi)壁平齊，并在每一梯度液倒入口的內(nèi)入口端的下方設(shè)有向密度梯度容器內(nèi)中央傾斜的倒入引導(dǎo)面；通過(guò)倒入引導(dǎo)面的設(shè)置，對(duì)進(jìn)入密度梯度容器中的密度梯度溶液能夠產(chǎn)生緩沖。

進(jìn)一步地，所述上梯度液倒出口、中梯度液倒出口和下梯度液倒出口處于密度梯度容器中的內(nèi)倒出端的上方分別設(shè)置有向密度梯度容器內(nèi)中央傾斜的倒出引導(dǎo)面，每個(gè)梯度液倒出口的內(nèi)倒出端口處于導(dǎo)出引導(dǎo)面的中部；這樣處于倒出口下方密度大的溶液不會(huì)因?yàn)樾鞫鴱牡钩隹谂懦?，起到分離作用。

進(jìn)一步地，為了使密度梯度容器中的溶液均勻分布，所述密度梯度容器內(nèi)設(shè)置有攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)包括處于密度梯度容器中軸線位置的轉(zhuǎn)軸以及固定于轉(zhuǎn)軸上的攪拌葉片。

更進(jìn)一步地，所述攪拌葉片設(shè)置有三組，高度分別一一對(duì)應(yīng)的處于上梯度液倒入口與中梯度液倒入口之間、處于中梯度液倒入口與下梯度液倒入口之間和處于下梯度液倒入口下方；高度處于上梯度液倒入口與中梯度液倒入口之間的攪拌葉片小于高度處于中梯度液倒入口與下梯度液倒入口之間的攪拌葉片，高度處于中梯度液倒入口與下梯度液倒入口之間的攪拌葉片小于高度處于下梯度液倒入口下方的攪拌葉片；不同大小攪拌葉片的設(shè)置，能夠進(jìn)行均勻的攪拌。

進(jìn)一步地，在密度梯度容器的內(nèi)頂部或整個(gè)內(nèi)腔設(shè)置有超聲發(fā)生器，以消除聚合物表面的小氣泡，在聚合物處于密度梯度介質(zhì)溶液中浸濕并超聲片刻，制成待分離聚合物碎片溶液，便于聚合物的后續(xù)分離工作。

進(jìn)一步地，每一個(gè)梯度液倒出口連通的管道內(nèi)壁沿其圓柱形管身呈螺旋狀設(shè)置，保證管體自身的穩(wěn)定性及對(duì)分層梯度液導(dǎo)出的方便性。

進(jìn)一步地，每一個(gè)梯度液倒出口連通的管道呈斜向下方向設(shè)置。

進(jìn)一步地，密度梯度容器和沉淀容器固定設(shè)置在基座上，基座的下方設(shè)置有底座，基座的一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置于底座上，另一端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)基座上下晃動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、軸、設(shè)置于基座下端面的凸輪以及傳動(dòng)帶；電機(jī)輸出軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪與固定于軸上的從動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)帶傳動(dòng)配合，驅(qū)動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)基座上下晃動(dòng)。

更進(jìn)一步地，所述凸輪為兩端部半徑不等的半圓形部與連接兩半圓形部之間的梯形部構(gòu)成。

采用上述聚合物分離裝置分離聚合物，將需要分離的混聚合物制成待分離的混聚合物溶液；然后配制出密度梯度溶液，將密度大的密度梯度溶液從下梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)底部，再將密度中等的密度梯度溶液從中梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)中部，最后將密度小的密度梯度溶液從上梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)上部，在密度梯度容器中形成階梯型的密度梯度溶液；在配置階梯型的密度梯度溶液時(shí)，避免密度相差較大的密度梯度溶液之間混合，以縮短沉淀時(shí)間；再將待分離的混聚合物溶液從密度梯度容器上端口處添加到密度梯度容器中，由于不同密度的聚合物溶液在密度梯度溶液中的沉降速率不同，它們能夠被滯留在密度梯度溶液的不同位置，達(dá)到分離的效果，再依次打開(kāi)上梯度液倒出口、中梯度液倒出口、下梯度液倒出口，使密度梯度容器上部密度小的流入上密封沉淀腔中，密度梯度容器中部密度中等的流入中密封沉淀腔，密度梯度容器中部密度大的流入下密封沉淀腔，這樣相應(yīng)密度的溶液在各自密封的沉淀腔中，可再一次進(jìn)行分離，被分離出的聚合物從相應(yīng)沉淀腔的排出管排出得以分離；而沉淀腔中沉淀出密度大的溶液分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的循環(huán)管回流到密度梯度容器中，使密度梯度溶液得以循環(huán)利用，同時(shí)使未分離徹底的聚合物溶液再次進(jìn)入密度梯度容器進(jìn)行沉淀分離，這樣循環(huán)分離，使不同密度的聚合物分離徹底。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，分離快速，成本低廉，能實(shí)現(xiàn)一次性同時(shí)分離多種不同密度的聚合物，且分離徹底、對(duì)密度梯度溶液回收循環(huán)利用效率高，節(jié)省成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明聚合物分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明聚合物分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖1所示，該裝置包括密度梯度容器1和沉淀容器8；

密度梯度容器1的側(cè)邊設(shè)置有上中下布置且與密度梯度容器1連通的上梯度液倒入口2、中梯度液倒入口3和下梯度液倒入口4，在密度梯度容器1的側(cè)邊設(shè)置有上中下布置且與密度梯度容器1連通的上梯度液倒出口5、中梯度液倒出口6和下梯度液倒出口7；上梯度液倒出口5高度處于上梯度液倒入口2和中梯度液倒入口3之間，中梯度液倒出口6高度處于中梯度液倒入口3和下梯度液倒入口4之間，下梯度液倒出口7低于下梯度液倒入口4的高度；

沉淀容器8內(nèi)通過(guò)兩橫向隔板（9-1、9-2）間隔成上密封沉淀腔10、中密封沉淀腔11、下密封沉淀腔12；

上梯度液倒出口5通過(guò)管道13與上密封沉淀腔10連通，中梯度液倒出口6通過(guò)管道14與中密封沉淀腔11連通，下梯度液倒出口7通過(guò)管道15與下密封沉淀腔12連通；

上密封沉淀腔10、中密封沉淀腔11和下密封沉淀腔12分別連通有排出管（16-1、16-2、16-3）和低于排出管位置的循環(huán)管（17-1、17-2、17-3），上密封沉淀腔10的循環(huán)管17-1與上梯度液倒入口2連通，中密封沉淀腔11的循環(huán)管17-2與中梯度液倒入口3連通，下密封沉淀腔12的循環(huán)管17-3與下梯度液倒入口4連通；

管道（13、14、15）、排出管（16-1、16-2、16-3）和循環(huán)管（17-1、17-2、17-3）上均設(shè)置控制閥，通過(guò)控制閥來(lái)自動(dòng)控制其中的介質(zhì)流通；

上梯度液倒入口2、中梯度液倒入口3和下梯度液倒入口4處于密度梯度容器1中的內(nèi)入口端與密度梯度容器內(nèi)壁平齊，并在每一梯度液倒入口的內(nèi)入口端的下方設(shè)有向密度梯度容器內(nèi)中央傾斜的倒入引導(dǎo)面（18-1、18-2、18-3）；

上梯度液倒出口5、中梯度液倒出口6和下梯度液倒出口7處于密度梯度容器1中的內(nèi)倒出端的上方分別設(shè)置有向密度梯度容器1內(nèi)中央傾斜的倒出引導(dǎo)面（19-1、19-2、19-3），每個(gè)梯度液倒出口的內(nèi)倒出端口處于導(dǎo)出引導(dǎo)面的中部；

密度梯度容器1內(nèi)設(shè)置有攪拌機(jī)構(gòu)，該攪拌機(jī)構(gòu)包括處于密度梯度容器1中軸線位置的轉(zhuǎn)軸20以及固定于轉(zhuǎn)軸上的攪拌葉片（21-1、21-2、21-3）；

攪拌葉片設(shè)置有三組，高度分別一一對(duì)應(yīng)的處于上梯度液倒入口2與中梯度液倒入口3之間、處于中梯度液倒入口3與下梯度液倒入口4之間和處于下梯度液倒入口4下方；高度處于上梯度液倒入口2與中梯度液倒入口3之間的攪拌葉片21-1小于高度處于中梯度液倒入口3與下梯度液倒入口4之間的攪拌葉片21-2，高度處于中梯度液倒入口3與下梯度液倒入口4之間的攪拌葉片21-2小于高度處于下梯度液倒入口4下方的攪拌葉片21-3；

在密度梯度容器1的內(nèi)頂部或整個(gè)內(nèi)腔設(shè)置有超聲發(fā)生器；

每一個(gè)梯度液倒出口連通的管道內(nèi)壁沿其圓柱形管身呈螺旋狀設(shè)置；每一個(gè)梯度液倒出口連通的管道呈斜向下方向設(shè)置；

密度梯度容器1和沉淀容器8固定設(shè)置在基座22上，基座22的下方設(shè)置有底座23，基座22的一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置于底座23上，另一端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)基座22上下晃動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)24、軸25、設(shè)置于基座22下端面的凸輪26以及傳動(dòng)帶27；電機(jī)24輸出軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪與固定于軸25上的從動(dòng)輪通過(guò)傳動(dòng)帶27傳動(dòng)配合，驅(qū)動(dòng)凸輪26轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)基座22上下晃動(dòng)；凸輪26為兩端部半徑不等的半圓形部與連接兩半圓形部之間的梯形部構(gòu)成。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：將需要分離的混聚合物制成待分離的混聚合物溶液；然后配制出密度梯度溶液，將密度大的密度梯度溶液從下梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)底部，再將密度中等的密度梯度溶液從中梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)中部，最后將密度小的密度梯度溶液從上梯度液倒入口倒入密度梯度容器內(nèi)上部，在密度梯度容器中形成階梯型的密度梯度溶液；再將待分離的混聚合物溶液從密度梯度容器上端口處添加到密度梯度容器中，由于不同密度的聚合物溶液在密度梯度溶液中的沉降速率不同，它們能夠被滯留在密度梯度溶液的不同位置，達(dá)到分離的效果，再依次打開(kāi)上梯度液倒出口、中梯度液倒出口、下梯度液倒出口，使密度梯度容器上部密度小的流入上密封沉淀腔中，密度梯度容器中部密度中等的流入中密封沉淀腔，密度梯度容器中部密度大的流入下密封沉淀腔，這樣相應(yīng)密度的溶液在各自密封的沉淀腔中，可再一次進(jìn)行分離，被分離出的聚合物從相應(yīng)沉淀腔的排出管排出得以分離；而沉淀腔中沉淀出密度大的溶液分別通過(guò)對(duì)應(yīng)的循環(huán)管回流到密度梯度容器中，使密度梯度溶液得以循環(huán)利用，同時(shí)使未分離徹底的聚合物溶液再次進(jìn)入密度梯度容器進(jìn)行沉淀分離，這樣循環(huán)分離，使不同密度的聚合物分離徹底。

本發(fā)明可以對(duì)聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，以及它們的衍生聚合物進(jìn)行有效的分離；另需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中所提及到的上梯度液倒入口、中梯度液倒入口、下梯度液倒入口、上密封沉淀、中密封沉淀腔和下密封沉淀腔的數(shù)量可根據(jù)需要來(lái)設(shè)定，可設(shè)置多個(gè)梯度液倒入口以及相對(duì)應(yīng)數(shù)量的密封沉淀腔，這些都是可以實(shí)現(xiàn)的。