一种废汞多级可视精细过滤装置的制作方法

1.本实用新型涉及汞提纯净化技术领域，特别是一种废汞多级可视精细过滤装置。


背景技术：

2.汞为银白色液态金属，常称为“水银”，是自然界在常温下呈液态存在的唯一金属。汞的密度大(13.6g/cm3)，熔点低(-38.87℃)，沸点约357℃，在化工、电器、仪表、医药、冶金、军工和新技术领域都有重要用途。
3.岩心压汞法在全国各大油田实验室和能源地质核工业防护研究领域广泛使用，在材料科学与工程专业实验室中用来检测混凝土、砂浆等的孔隙率，用以表征混凝土内部的气孔等指标每年在检测岩芯样品时需要耗费大量的汞，尤其是压汞法是目前地质实验室测定岩石孔隙结构、了解地层特性仍然最可靠的，目前没有更好替的代检测手段。检测试验后产生的已经接触检测介质的污染汞，纯度降低，无法继续使用，同时部分汞进入岩心孔隙形成压含汞岩心有毒危险废弃物，如不能及时环保处理净化，大量储存存在巨大环保安全风险，甚至受领取总量控制限制影响正常实验开展，因此需要及时对压汞岩心内的汞提取再利用，所产生的汞纯度一般低于98%，低于使用标准，低粗汞或污染汞进行提纯再利用，不但具有经济价值，同时复合循环利用，减少总量的环保政策。
4.目前汞提纯的方法主要有高温蒸溜法、化学-电化学方法、旋流分离净化，及高温原子蒸汽+复合净化法等。高温蒸镏法提纯的缺点是产生剧毒汞蒸气危险性大极大；化学-电化学方法存在二次污染液难以环保处理和次生污染链再处理问题；而旋流分离净化设备除了净化纯度优先外，其应用场景不适合小规模和空间受限的实验室就地提纯场景。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种常温条件下，通过多级压滤破膜和去离子水浮力逆向循环冲洗和微量化学试剂氧化物去杂纯化技术应用的多级可视过滤器。具体为一种废汞多级可视精细过滤装置，包括组合连接的上腔体、中间部分和下腔体，所述上、下腔体分为大小相同的中间圆柱两端圆锥形状的内腔结构，中间部分为缩径多级过滤可视管，整体结构为上下垂直设置的哑铃形状，通过压力、液流方向控制结合密度差和功能结构实现粗汞的精细过滤。
6.优选的所述上腔体包括上下相互密封连接的上部入口座和上部法兰座，所述上部入口座内腔为倒置圆柱漏斗形状，所述上部法兰座内腔为锥形漏斗状，两者内腔口径相同；所述下腔体包括上下密封连接的下部法兰座和下部出口座，所述下部法兰座内腔为倒置锥形漏斗，所述下部出口座内腔为圆柱漏斗形状；所述中间部分为缩颈圆柱状石英玻璃材质空心柱，其内设有同圆过滤网；所述过滤网周边与所述玻璃柱密封连接。
7.优选的，空心柱包括石英玻璃材质的上内柱和下内柱，上下内柱为空心圆柱状，底面积相同，两者通过法兰和密封垫密封连接；所述上内柱内密封连接有与内柱等圆的一级过滤网和二级过滤网；所述下内柱内密封连接有与内柱等圆的三级过滤网和底部不锈钢网
孔薄片；所述上内柱顶端密封连接所述上部法兰座内腔底端，所述下内柱底端连接所述下部法兰座内腔顶端，上下连接处均设有密封圈进行密封连接；所述空心柱分别于上下法兰座连接，在连接处并设有密封圈密封连接。
8.本实用新型的技术效果为：常温多级压滤破膜及去离子水浮力逆向冲洗循环法制备较高纯度汞，降低了高温蒸镏汞提纯的有毒有害蒸汽和泄漏造成的安全环保巨大风险，避免了化学-电化学汞提纯方法产生次生污染液增加处理成本和运行费用。采用上正下倒锥体和中间缩径可视管组合结构、多级筛网过滤组成的优化功能结构，充分利用了汞为常温高密度液体，高比表面张力，挤压筛网破膜效应，恒压增速和恒速增压作用及汞-水组合浮力逆向循环冲洗净化原理发挥了常温物理净化环保安全的优势。采用中间石英主管可视化，方便观察污染沉积情况，以便进行清洁和更换过滤网筛，同时可利用高温再生净化配套技术对过滤可视石英管进行除污作业。结构紧凑合理，使用范围广泛。
附图说明
9.图1为本实用新型整体结构图；
10.图2为本图1中沿a-a方向剖面图；
11.图3为本实用新型实施例中多级过滤网结构剖面图；
12.图4为本实用新型实施例的整体内腔结构示意图；
13.图中：1.上部快接头，2.上部入口座；3.上部法兰座；4. 上部o型密封圈；5. 双头螺柱；6. 下部法兰座；7. 下部o型密封圈；8. 下部出口座；9.下部快接头；10. 氟橡胶密封环；11.空心柱；12.内上o型密封圈；13.挤压环；14.内柱1；15.内中o型密封圈；16.内柱2，17. o型密封圈；18. 内下o型密封圈；19.不锈钢网孔薄片；20. 过滤网。
具体实施方式
14.下面结合附图说明对本实用新型做出清晰详尽的说明。
15.本技术方案提供一种常温条件下，通过多级压滤破膜和去离子水浮力逆向循环冲洗和微量化学试剂氧化物去杂纯化技术应用的多级可视过滤器。通过在过滤器中采用不同筛网目数的网筛组合可以优化出针对特定粗汞工况的实验过滤条件，从而实现在常温条件下对99.5%以下汞纯度的汞中所含杂质氧化物、灰尘颗粒组成的混合液相体系进行过滤、破膜、净化、提纯。
16.如图1和2所示，本过滤装置整体结构上下两端采用类哑铃结构即圆椎体+圆柱锥体组合内腔设计，中间采用缩径孔多级过滤可视管组合连接，结构为上下垂向设置的哑铃结构。废汞液体从上端顶部流入，从下端出口流出，下端出口连接去离子水管和循环泵。通过流程中系统压力和不同密度流体重力分异及流向控制即可实现定压增速或定速增压挤压过滤多级破膜净化和浮力逆向循环冲洗过滤与分层萃取净化，进而实现汞-杂质氧化膜-水三元组合体系的常温物理分离净化功能，具有环保安全可靠的优势。
17.本过滤装置上端可以连接压滤机或者压力源，提供压力输入。
18.过滤装置包括从上到下的上腔体、中间缩颈石英管、下腔体。
19.上腔体包括上部入口座2和上部法兰座3，上部入口座2内腔为倒置圆柱形漏斗形状，上部法兰座3内腔为锥形漏斗状，两者内腔口径相同。上部入口座2位于上部法兰座之3
上，两者内腔相对接。上部入口座2和上部法兰座3之间设有大于内腔的上部o型密封圈4，两者通过螺丝螺母相密封连接。
20.上部入口座2的倒锥形圆柱设计，可以减少汞珠的吸附，也使内部存储最大化。
21.上部入口座2和上部法兰座3形成压紧状，起到密闭汞收集腔体的上半部分。
22.上部法兰座3的锥形设计，自然过渡，减少内部汞珠吸附，法兰式设计可以承受更高压力，同时便于无损拆装。
23.下腔体与下腔体容积相同，包括下部法兰座6和下部出口座8，下部法兰座6与上部法兰座3大小相同，方向相反，下部出口座8与上部入口座2大小相同，方向相反，下部法兰座6位于下部出口座8之上，两者之间同样设有大于内腔的下部o型密封圈7，通过螺钉和螺母密封连接。
24.上部法兰座3和下部法兰座6两侧对称连接有双头螺柱5。上下连接处均通过螺母螺丝进行连接。中间石英柱位于双头螺柱5内。
25.上部法兰座3、双头螺柱5和下部法兰座6形成压紧状，上下挤压密封，将中间部分牢固住，整个装置形成一体。
26.上部入口座2内腔顶部入口端连接有快接接头1，可以充入高纯度氮气用以产生腔体内部保护性气体；下部出口座8内腔底部出口端连接有快接接头9，快接接头9接驳去离子水管，去离子水管连接循环泵，将去离子水通过快接接头9泵入下腔内，由下向上冲洗粗汞中的浮沉、金属氧化物，达到汞的进一步的净化效果。
27.快接接头一头螺纹另一头快接接头形式，便于整体与外部装拆；可以变换成一头螺纹一头双快接接头形式。
28.如图3所示，中间石英柱为圆柱状石英玻璃材质空心柱11，上面连接上部法兰座3内腔底端，下面连接下部法兰座6内腔顶端。中间设有垂直于空心柱轴方向的圆形过滤网20。
29.中间部分主体材质为石英玻璃，实现可视，便于观察污染状态，及时清洗或者更换滤网。
30.进一步的，空心柱11内从上到下的顺序设有石英玻璃材质的圆柱形空心内柱12和内柱16，而且两者底面积相同，通过法兰、内中密封圈15和螺丝螺母密封连接。
31.内柱12内设有与其轴方向垂直的一级过滤网和二级过滤网，一级过滤网位于二级过滤网之上，并相对有一定距离，过滤网为圆形，其大小与内柱12底面积相等。
32.内柱内设有与其轴方向垂直的三级过滤网和不锈钢网孔薄片19，过滤网为圆形，其大小与内柱16底面积相等，不锈钢网孔薄片19位于内柱16底部。过滤网和网孔薄片19周边与内柱均密封连接。
33.一级过滤网为100目，二级过滤网为150目，三级过滤网为200目，过滤网也可以用尼龙网代替。压滤一定压力后，汞液体从上向下逐级压滤。
34.三级过滤网形成三级过滤，主次由大到小过滤汞液体中吸附的污染颗粒，同时在一定压力下具备过滤破膜效应，克服表面张力逐级滤除更小一级粒径的团粒。
35.可根据纯度达标技术要求，采用多级过滤筛网组合设计，根据过滤流体特征更换和优化筛网目数组合以及筛选循环周期控制次数，进而实现预期提纯达标纯度标准。
36.空心柱11与内柱之间在相对于一级过滤网、二级过滤网和三级过滤网的位置均设
有挤压环13。减少内柱因汞液体向下流动挤压产生破损。
37.内柱12顶部连接上部法兰座3内腔底端，并在两者连接位置之间，设有内上o型密封圈12，内柱16底部连接下部法兰座6内腔顶端，并在连接位置之间设有内下o型密封圈18。实现密封连接，避免汞液体产生侧漏。
38.空心柱11顶部与上部法兰座3连接，连接处两者之间设有氟橡胶密封环10，进行挤压密封，将内上o型密封圈12和上部法兰座3压紧，形成顶部密封，汞只能从中间通孔穿出，不会产生侧漏。
39.空心柱11底部与下部法兰座6连接，连接处两者之间设有o型密圈17，进行挤压密封。同样的，将内下o型密封圈18和下部法兰座6压紧，形成顶部密封，汞只能从中间通孔穿出，不会产生侧漏。
40.双侧的石英柱结构，更耐压，减少破损情况。
41.法兰底座和出入口端，两个内柱连接端采用螺钉螺母可拆卸组合密封结构便于拆卸、清洗和配件更换及替代修理；不拆卸情况下可实现流程系统反向冲洗清洁功能。进出口快捷拆装结构可实现快速装配密封与故障检查。
42.上下两部分主体材质为聚四氟乙烯，密封圈为氟胶材质，均与汞不产生化学反应。
43.本技术方案功能结构根据汞为常温最大密度液相，并且汞与机械杂质颗粒氧化膜及水均存在巨大密度差原理，在特殊设计的密闭腔体（可视过滤过滤器）内进行多级压滤、破膜、冲洗净化。
44.根据多相体系大密度差分层萃取原理实现汞-杂质氧化膜-水三元组合体系的浮力逆向循环冲洗过滤与分层萃取净化作用，实现了汞的常温物理净化，具有环保安全可靠的优势。
45.如图4所示，为装置的整体内腔结构图。
46.上部的整锥体结构：汞+杂质+水浸入式重力分异使得纯汞在下层，杂质汞在中间，水和浮尘在上面。保证更纯净的汞优先过滤。
47.中间缩径并设置孔目网眼逐渐变小的多级过滤网，逐步增加过滤精细程度，缩径产生恒压加速或恒速加压功能，增强对汞珠或汞团粒表面的摩擦破膜效应提高净化效果，可视观察可通过目视了解污染情况及时更换清洁滤网。
48.下部锥体:一、汞是常温下呈液态流动的密度最大的液体，倒锥体可以将汞收集在底部集中和出口防止残留；
49.二、在该腔体内汞已经被过滤为高纯度，但是仍然可能存在部分更微细的杂质微尘，氧化膜，需要用循环泵高纯度去离子水由其底部泵入，由于汞水巨大密度差，进入下部锥体底部入口的水在浮力作用下由底部向整个三级过滤器顶部浮升循环冲洗，可以对经过缩径三级过滤的汞进一步的净化冲洗，进而提高净化效果。
50.本实用新型提供的多级压滤破膜逆向循环冲洗净化技术，在常温下实现多次过滤破膜萃取分离提纯的目的，与传统提纯方法相比，不但能有效地降低成本，同时也消除了真空高温提纯存在剧毒汞蒸气和化学-电化学方法产生次生化学污染的弊端。