CN102225320B - 一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其包括超声波槽、进液管、出液管及若干支分液管，上述超声波槽内装有水体，并设有与超声波发生器相电连接的换能器，上述若干支分液管设在超声波槽内，且各分液管的进液端均与上述进液管连通，出液端均与上述出液管连通；本发明利用超声波的空化作用，对循环管中流动的悬浮液进行分散，悬浮液在分液管中处于不断更新状态，可长时间维持生产用悬浮液始终处于稳定的分散状态，各分液管横截面小，数量多，总表面积大，只要保持一定流速，较小的分散装置即可分散大体积生产用悬浮液，本发明可安装于一独立设备室内，具有降低能耗、成本及噪音等优点；同时，本发明对生产用悬浮液还具有换热功能。

Description

一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置

技术领域

本发明涉及一种液体分散装置，尤指一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置。

背景技术

微/纳米颗粒粒径小，表面能高，在液体介质中有自发团聚现象，而该团聚现象降低了微/纳米颗粒的特性优势，使微/纳米颗粒在液体介质中的实际应用效果差；一种简单方法是在微/纳米颗粒悬浮液中加入适量分散剂，并采用物理方法分散，虽然可以使团聚体解聚，但经过一定时间或在生产使用过程中，又会发生团聚现象。

目前解决上述问题的设备装置主要有机械搅拌装置、超声波设备和压缩空气搅拌装置，其中，机械搅拌主要是利用剪切力或撞击力使微/纳米颗粒分散，如高速搅拌机、振动球磨机等，相互粘结的微/纳米颗粒团聚体虽然可以在机械分散器中打散，但颗粒间的作用力犹存，排出分散器后又会重新团聚，而且机械搅拌会造成溶液飞溅，使反应物损失；超声波设备是一种强度很高的分散设备，将微/纳米颗粒悬浮液直接置于超声波槽中，用适当频率和功率的超声波，在恰当的时间内进行分散，其主要是利用超声波的空化作用，液体介质中微泡的形成和破裂过程，伴随能量的释放，产生冲击波，液体微粒之间发生猛烈撞击，使团聚体分散，然而，超声时间持续太久会导致过热，加速团聚，在底部形成沉淀，而且一旦停止超声波振荡，颗粒会再度团聚，另外由于超声波设备能耗大，成本高，噪音大，将微/纳米颗粒悬浮液直接置于超声波槽中分散，不适用于大体积生产用悬浮液；压缩空气搅拌装置利用排出的净化压缩空气，能将微/纳米悬浮液混合均匀，打散大的团聚体，但不能分散小的团聚体，分散强度低，分散效率低，而且压缩空气流量大时还会造成溶液飞溅，使反应物损失。

有鉴于此，本发明人对微/纳米颗粒悬浮液的分散装置进行了深入研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分散效果好并适应于生产用的微/纳米颗粒悬浮液的分散装置。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其包括超声波槽、进液管、出液管及若干支分液管，上述超声波槽内装有水体，并设有与超声波发生器相电连接的换能器，上述若干支分液管设在超声波槽内，且各分液管的进液端均与上述进液管连通，出液端均与上述出液管连通。

上述各分液管的进液端与上述进液管间设有与该二者相连通的第一集液室，上述各分液管的出液端与上述出液管间设有与该二者相连通的第二集液室。

上述第一、第二集液室为由聚丙烯板焊接成的箱体结构或由聚丙烯管和聚丙烯板焊接成的柱形结构，该箱体结构或柱形结构的高度比超声波槽的槽口低。

上述进液管插入上述第一集液室内，且此进液管的出口延伸至上述第一集液室的底部。

上述超声波槽的换能器共设有两组，分别设在无上述第一、第二集液室遮挡的上述超声波槽的两侧壁内。

上述若干支分液管均匀地分布在上述超声波槽内。

上述若干支分液管的横截面形状为圆形或方形。

上述超声波槽的侧壁上设有进水管、排水管及加热板。

上述超声波槽的加热板设有两组，分别设在未安装换能器的上述超声波槽的两侧壁内。

采用上述方案后，本发明的超声波经由水体，透过循环管(包括进液管、分液管及出液管)壁传递给流动的悬浮液，利用超声波的空化作用，对循环管中流动的悬浮液进行分散，具体有以下几个优点：

一、微/纳米颗粒悬浮液在各分液管中流动时，会产生湍流流场，有利于颗粒的分散作用；而且，由于悬浮液在分液管中处于不断更新状态，由此不致因超声时间过长而导致再团聚或沉淀，可长时间维持生产用悬浮液始终处于稳定的分散状态。

二、生产槽中的微/纳米颗粒悬浮液经由进液管输入，并由超声波槽内的若干个分液管来分散，各分液管横截面小，数量多，总表面积大，只要保持一定流速，较小的分散装置即可分散大体积生产用悬浮液，且较小的分散装置具有降低能耗、成本及噪音等优点。

三、本发明分散装置是通过管道(进液管及出液管)与生产槽连通，因此分散装置可安装于一独立设备室内，由此较好地避免了超声波槽的噪音污染生产操作环境。

四、由于各分液管横截面小，数量多，总表面积大，因而换热效率高，利用超声波槽的加热板和进、排水管，可控制超声波槽中水体温度，对循环管内流动的悬浮液进行均匀的降温或升温，其代替了生产槽的降温或升温装置，满足了生产槽内悬浮液温度要求，此间接加热方式比在生产槽中安装电热管直接加热均匀，不会出现局部过热现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1沿A-A方向的剖视图。

标号说明

超声波槽1    前侧壁11

后侧壁12     左侧壁13

右侧壁14     进液管2

出口21       出液管3

分液管4      进液端41

出液端42     第一集液室5

第二集液室6  排水管7

进水管8

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，如图1-图2所示，其包括超声波槽1、进液管2、出液管3及若干支分液管4，其中：

超声波槽1，呈一上端开口的长方体结构，其内槽材质采用3毫米厚的304号不锈钢板制成，沿超声波槽1长度方向的二侧壁称为前侧壁11和后侧壁12，另外两侧壁称为左侧壁13和右侧壁14；超声波槽1内装有自来水(图中未示出)，并于前侧壁11及后侧壁12内各设有一组与超声波发生器用电线连接的超声波换能器(图中未示出)，即工作方式采用双面侧振方式，具体操作中，超声波频率可选28KHZ，超声波换能器在前侧壁11及后侧壁12内可呈上下错开设置，且未被下述第一、第二集液室遮挡。

为了实现对超声波槽1内自来水的温度控制，本发明于超声波槽1的后侧壁12的下端和上端处分别设有用于自来水循环流动的进水管8和排水管7，左侧壁13和右侧壁14内各设有一组加热板(图中未示出)，该加热板与加热板控制器相电连接，通过内设温控器的控制，并利用该加热板的加热功能、进水管8的进冷水功能及排水管7的排热水功能，即可实现对超声波槽1中的水体温度进行有效地调节控制；这里有必要特别指出，所述加热板与超声波换能器分开设置在超声波槽1的不同侧壁内，其用意在于使加热板、超声波换能器能够充分发挥它们各自的功效。

所述进液管2和出液管3均呈直角形状，并各设于超声波槽1左右侧壁的槽口处，其中，进液管2上端的入口与生产槽连通，出液管3上端的出口与生产槽连通。

上述若干支分液管4，均为直径6毫米的聚丙烯管，设在超声波槽1内，其沿着超声波槽1的长度方向横向设置，且各分液管4间呈平行且均匀密集排列，各分液管4的横截面形状不受限制，方形或圆形均可；上述各分液管4的进液端41均与进液管2连通，出液端42均与出液管3连通；所述各分液管4分别与进液管2、出液管3相连通，其一较佳实施方案，如图2所示，各分液管4的进液端41与进液管2间设有与该二者相连通的第一集液室5，各分液管4的出液端42与出液管3间设有与该二者相连通的第二集液室6，由此所述进液管2、第一集液室5、分液管4、第二集液室6及出液管3共同形成一套供微/纳米颗粒悬浮液循环流动的循环管结构。

具体地，第一集液室5、第二集液室6为由厚度为5毫米的聚丙烯板焊接成的箱体结构，或者由聚丙烯管和聚丙烯板焊接成的柱形结构，该二箱体结构或二柱形结构分别与进液管2、分液管4，出液管3、分液管4组装后，二箱体结构或二柱形结构呈密封状态；第一集液室5和第二集液室6的高度比超声波槽的槽口低150毫米左右，排水管7的高度设为比超声波槽的槽口低50毫米至100毫米，而上述超声波槽1内所装设的自来水的水面与排水管7的高度平齐，由此，第一集液室5、第二集液室6即可完全浸置在水体中；当然，各分液管4分别与进液管2、出液管3相连通的方式不仅仅限于所述方式，例如可以不采用集液室而直接与进液管2、出液管3对应相焊接连通，即只要能实现各分液管4与进液管2、出液管3对应连通即可；对应上述直接焊接连通方式，所述循环管结构由进液管2、分液管4及出液管3组成。

为了适应上述第一集液室5及第二集液室6的设置，所述进液管2，可用直径为25毫米的聚丙烯管，其插入第一集液室5并与其相焊固密封，且使进液管2的出口21延伸至第一集液室5的底部，生产槽的微/纳米颗粒悬浮液从进液管2的入口流进，从出口21排入第一集液室5；所述出液管3可用直径为25毫米的聚丙烯管，其与第二集液室6的上端相焊接固定，分液管4中的微/纳米颗粒悬浮液经由该第二集液室6和出液管3流回至生产槽。

实施时，通过连通式液下泵将生产槽中的微/纳米颗粒悬浮液抽入进液管2，从进液管2的出口21流出后进入第一集液室5，悬浮液从集液室5流入各分液管4，然后进入第二集液室6，通过第二集液室6从出液管3流回生产槽，则本发明分散装置的进液管2、第一集液室5、分液管4、第二集液室6及出液管3构成了悬浮液循环流动的循环管；悬浮液在循环管中流动时开启超声波发生器，超声波从前侧壁11及后侧壁12两侧面进入超声波槽1中的自来水，透过循环管壁传递给流动的悬浮液，利用超声波的空化作用，对循环管中流动的悬浮液进行分散，其达到的有益效果如下：

一、悬浮液在各分液管4中流动时，会产生湍流流场，其有利于颗粒的分散作用；而且，由于悬浮液在分液管4中处于不断更新状态，由此不致因超声时间过长而导致再团聚或沉淀，可长时间维持生产用悬浮液始终处于稳定的分散状态。

二、生产槽中的悬浮液经由进液管2输入，并由超声波槽1内的若干个分液管4来分散，分液管4横截面小，数量多，总表面积大，只要保持一定流速，较小的分散装置即可分散大体积生产用悬浮液，且较小的分散装置具有降低能耗、成本及噪音等优点。

三、分散装置是通过管道(进液管2及出液管3)与生产槽连通，因此分散装置可安装于一独立设备室内，由此较好地避免了超声波槽1的噪音污染生产操作环境。

四、由于分液管4横截面小，数量多，总表面积大，因而换热效率高，利用超声波槽的加热板和进、排水管，通过内设温控器，可控制超声波槽1中水体温度，对循环管内流动的悬浮液进行均匀的降温或升温，其代替了生产槽的降温或升温装置，满足了生产槽内悬浮液工艺温度要求，而且此间接加热方式比在生产槽中安装电热管直接加热要均匀，不会出现局部过热现象。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：包括超声波槽、进液管、出液管及若干支分液管，上述超声波槽内装有水体，并设有与超声波发生器相电连接的换能器，上述若干支分液管设在超声波槽内，且各分液管的进液端均与上述进液管连通，出液端均与上述出液管连通。

2.如权利要求1所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述各分液管的进液端与上述进液管间设有与该二者相连通的第一集液室，上述各分液管的出液端与上述出液管间设有与该二者相连通的第二集液室。

3.如权利要求2所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述第一、第二集液室为由聚丙烯板焊接成的箱体结构或由聚丙烯管和聚丙烯板焊接成的柱形结构，该箱体结构或柱形结构的高度比超声波槽的槽口低。

4.如权利要求2所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述进液管插入上述第一集液室内，且此进液管的出口延伸至上述第一集液室的底部。

5.如权利要求2所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述超声波槽的换能器共设有两组，分别设在无上述第一、第二集液室遮挡的上述超声波槽的两侧壁内。

6.如权利要求1或2所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述若干支分液管均匀地分布在上述超声波槽内。

7.如权利要求1或2所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述若干支分液管的横截面形状为圆形或方形。

8.如权利要求1所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述超声波槽的侧壁上设有进水管、排水管及加热板。

9.如权利要求8所述的一种微/纳米颗粒悬浮液的分散装置，其特征在于：上述超声波槽的加热板设有两组，分别设在未安装上述换能器的上述超声波槽的两侧壁内。