CN110575894A - 一种纳米粒子的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种纳米粒子的制备方法，包括以下步骤；S1:开启气流磨机，喷射高速气流，产生多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦；S2：在粉碎区，被加速的颗粒在各气源交汇点相互对撞粉碎；S3:粉碎后的物料被上升气流输送至分级区，由水平布置的分级轮筛选出达到粒度要求的细粉；S4：未达到粒度要求的粗粉返回粉碎区继续粉碎，合格细粉随气流进入高效旋风分离器得到收集，含尘气体经收尘器过滤净化后排入大气。粉碎仅依赖于气流调整运动的能量，机组无须专门的运动部件；气体绝热膨胀加速，并伴有降温，粒子高速碰撞会使温度升高，粉碎主要是粒子碰撞，几乎不污染物料，而且颗粒表面光滑，纯度高，分散性好。

Description

一种纳米粒子的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米例子的制备方法，属于纳米制造技术领域。

背景技术

纳米颗粒是一种中间带有空腔的纳米材料，在许多领域中，纳米颗粒应用十分广泛，但是其制作过程已成为一个非常棘手的问题，通常人们会采用机械粉碎的方法进行提取，由于其成本低，现已成为人们普遍使用的方法，机械粉碎就是在粉碎力的作用下，固体料 块或粒子发生变形进而破裂，产生更微细的颗粒。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。一般的粉碎作用力都是这几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎与冲击粉碎的组合；理论上，固体粉碎的最小粒径可达0.01～0.05 μ m。然而，用目前的机械粉碎设备与工艺很难达到这一理想值。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种纳米粒子的制备方法，用以过的粉碎颗粒的最小粒径。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米粒子的制备方法，包括以下步骤；

S1:开启气流磨机，喷射高速气流，产生多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦；

S2：在粉碎区，被加速的颗粒在各气源交汇点相互对撞粉碎；

S3: 粉碎后的物料被上升气流输送至分级区，由水平布置的分级轮筛选出达到粒度要求的细粉；

S4：未达到粒度要求的粗粉返回粉碎区继续粉碎，合格细粉随气流进入高效旋风分离器得到收集，含尘气体经收尘器过滤净化后排入大气。

进一步的，所述的步骤S1中高速气流的速度为300～500m/s。

进一步的，所述的步骤S1中利用热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产 生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。

进一步的，所述的步骤S2中气源，对压缩空气的要求可在0.7－0.8MPa之间，保持压力稳定，即使有波动，但是频率不宜过高，否则影响产品的质量。

进一步的，所述的步骤S3中分级是通过高速旋转的分级轮进行；分级轮像一个圆“铁桶”底部的中心固定在直连电机的主轴上，由电机驱动高速旋转,开口处和微粉收集系统的管道入口相对，且保持一定间隙也不能过大，否则未经分选的粗粉从间隙进入微粉收集系统的管道，影响产品质量，为防止此类事件发生，在间隙处进行气封处理。分级轮的用边安装有叶片，叶片间的缝隙为分选微粉的通道；被粉碎的微粉随气流飘起，超细粉由于粒径小便于通过叶片间的缝隙进入微粉收尘器，较大的颗粒，在分级轮的离心力作用下，飞溅到外壁后降落，进行再次粉碎；调整分级轮的转速，可以得到不同粒径的产品。

进一步的，所述的步骤S3中对于粉碎室内，原料和空气的混合浓度的控制，可以用电容式物料密度控制开关或传感器控制；本机利用分级轮驱动电机的电流大小控制，这种控制方法简单、可行，便于控制；当物料和空气混合浓度增加时，随气流飘起的粉尘密度增加，撞击分级轮的粉尘增加，使驱动电机的电流增加，反之驱动电机的电流减小，利用电机电流的大小，控制输送原料的多少，可使物料和空气的混合浓度调到最佳，当驱动电流增加立即停止输料，以达到出粉和输料保持动态平衡，保证产品质量的稳定。

进一步的，所述的步骤S4中微粉收集系统由旋风分离器和粉尘收集组成；超细粉通过密封管道进入旋风分离器，气流在旋风分离器内旋转，把超细粉甩出降落，由排料系统排出包装即是成品；旋风分离器可以用一级或两级；从旋风分离器飘出的气流，还有部分粉尘进入粉尘收集器，通过布袋上的粉尘，其尾气在引风机的作用下抽出，粉尘含量非常少，为防止这些粉尘排入大气中污染环境，我们还增加一套粉尘过滤器，回收粉尘，尾气最后排入大气中。经环境保护部门的多次检测，其排防的粉尘量大大低于国家的环保部门规定的粉尘排放标准。整个生产过程由控制柜自动控制进行，控制柜供给整个生产用电机，还可以控制参数调整，自动启停，自动保护，故障报警及自动停机。保障设备安全运行和产品质量的稳定。

本发明的有益效果是：具有如下优点；

①粉碎仅依赖于气流调整运动的能量，机组无须专门的运动部件；

②气体绝热膨胀加速，并伴有降温，粒子高速碰撞会使温度升高，但由于绝招膨胀使温度降低，所以在整个粉碎过程中，物料的温度不高，这对热敏性或低熔点材料的粉碎尤为适用；

③粉碎主要是粒子碰撞，几乎不污染物料，而且颗粒表面光滑，纯度高，分散性好。

因此气流磨机磨机广泛地应用在化工原料和高纯非金属等物料的超细粉碎中，产品细度可达1~5um。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1:开启气流磨机，喷射高速气流，产生多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦；

S2：在粉碎区，被加速的颗粒在各气源交汇点相互对撞粉碎；

S3: 粉碎后的物料被上升气流输送至分级区，由水平布置的分级轮筛选出达到粒度要求的细粉；

S4：未达到粒度要求的粗粉返回粉碎区继续粉碎，合格细粉随气流进入高效旋风分离器得到收集，含尘气体经收尘器过滤净化后排入大气。

所述的步骤S1中高速气流的速度为300～500m/s。

所述的步骤S1中利用热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产 生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。

所述的步骤S2中气源，对压缩空气的要求可在0.7－0.8MPa之间，保持压力稳定，即使有波动，但是频率不宜过高，否则影响产品的质量。

所述的步骤S3中分级是通过高速旋转的分级轮进行；分级轮像一个圆“铁桶”底部的中心固定在直连电机的主轴上，由电机驱动高速旋转,开口处和微粉收集系统的管道入口相对，且保持一定间隙也不能过大，否则未经分选的粗粉从间隙进入微粉收集系统的管道，影响产品质量，为防止此类事件发生，在间隙处进行气封处理。分级轮的用边安装有叶片，叶片间的缝隙为分选微粉的通道；被粉碎的微粉随气流飘起，超细粉由于粒径小便于通过叶片间的缝隙进入微粉收尘器，较大的颗粒，在分级轮的离心力作用下，飞溅到外壁后降落，进行再次粉碎；调整分级轮的转速，可以得到不同粒径的产品。

所述的步骤S3中对于粉碎室内，原料和空气的混合浓度的控制，可以用电容式物料密度控制开关或传感器控制；本机利用分级轮驱动电机的电流大小控制，这种控制方法简单、可行，便于控制；当物料和空气混合浓度增加时，随气流飘起的粉尘密度增加，撞击分级轮的粉尘增加，使驱动电机的电流增加，反之驱动电机的电流减小，利用电机电流的大小，控制输送原料的多少，可使物料和空气的混合浓度调到最佳，当驱动电流增加立即停止输料，以达到出粉和输料保持动态平衡，保证产品质量的稳定。

所述的步骤S4中微粉收集系统由旋风分离器和粉尘收集组成；超细粉通过密封管道进入旋风分离器，气流在旋风分离器内旋转，把超细粉甩出降落，由排料系统排出包装即是成品；旋风分离器可以用一级或两级；从旋风分离器飘出的气流，还有部分粉尘进入粉尘收集器，通过布袋上的粉尘，其尾气在引风机的作用下抽出，粉尘含量非常少，为防止这些粉尘排入大气中污染环境，我们还增加一套粉尘过滤器，回收粉尘，尾气最后排入大气中；经环境保护部门的多次检测，其排防的粉尘量大大低于国家的环保部门规定的粉尘排放标准；整个生产过程由控制柜自动控制进行，控制柜供给整个生产用电机，还可以控制参数调整，自动启停，自动保护，故障报警及自动停机；保障设备安全运行和产品质量的稳定。

气流磨是最常用的超细粉碎设备之一，广泛应用于非金属矿物及化工原料等的超细粉碎，具有如下特点：

（1）产品细度均匀，粒度分布较窄、颗粒表面光滑、颗粒形状规则、纯度高、活性大、分散性好。

（2）产品受污染少。因为气流破碎机是根据物料的自磨原理而对物料进行粉碎，粉碎腔体对产品的污染少，因此特别适于药品等不允许被金属和其他杂质沾污的物料粉碎。

（3）适合粉碎低熔点和热敏性材料及生物活动制品，因为气流粉碎机以压缩空气为动力，压缩气体在喷嘴处的绝热膨胀会使系统温度降低，所以工作过程中不会产生大量的热。

（4）可在无菌状态下操作。

（5）生产过程连续，生产能力大，自控、自动化程度高。

（6）实现联合操作。因为当用过热高压饱和蒸汽进行粉碎时，可同时进行物料的粉碎和干燥，并可作为混合机使用；物料在粉碎的同时，可喷入所需浓度的溶液，以此覆盖固体细颗粒，以形成包覆层和进行表面改性，因此，气流粉碎可与粉碎外表包覆及表面改性相结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1:开启气流磨机，喷射高速气流，产生多相紊流场使其中的颗粒自撞、摩擦或与设备内壁碰撞、摩擦；

S2：在粉碎区，被加速的颗粒在各气源交汇点相互对撞粉碎；

S3: 粉碎后的物料被上升气流输送至分级区，由水平布置的分级轮筛选出达到粒度要求的细粉；

S4：未达到粒度要求的粗粉返回粉碎区继续粉碎，合格细粉随气流进入高效旋风分离器得到收集，含尘气体经收尘器过滤净化后排入大气。

2.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中高速气流的速度为300～500m/s。

3.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中利用热蒸气（300～450℃）的能量使粒子相互产 生冲击、碰撞、摩擦而被较快粉碎。

4.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2中气源，对压缩空气的要求可在0.7－0.8MPa之间，保持压力稳定，即使有波动，但是频率不宜过高，否则影响产品的质量。

5.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中分级是通过高速旋转的分级轮进行；分级轮像一个圆“铁桶”底部的中心固定在直连电机的主轴上，由电机驱动高速旋转,开口处和微粉收集系统的管道入口相对，且保持一定间隙也不能过大，否则未经分选的粗粉从间隙进入微粉收集系统的管道，影响产品质量，为防止此类事件发生，在间隙处进行气封处理；分级轮的用边安装有叶片，叶片间的缝隙为分选微粉的通道；被粉碎的微粉随气流飘起，超细粉由于粒径小便于通过叶片间的缝隙进入微粉收尘器，较大的颗粒，在分级轮的离心力作用下，飞溅到外壁后降落，进行再次粉碎；调整分级轮的转速，可以得到不同粒径的产品。

6.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中对于粉碎室内，原料和空气的混合浓度的控制，可以用电容式物料密度控制开关或传感器控制；本机利用分级轮驱动电机的电流大小控制，这种控制方法简单、可行，便于控制；当物料和空气混合浓度增加时，随气流飘起的粉尘密度增加，撞击分级轮的粉尘增加，使驱动电机的电流增加，反之驱动电机的电流减小，利用电机电流的大小，控制输送原料的多少，可使物料和空气的混合浓度调到最佳，当驱动电流增加立即停止输料，以达到出粉和输料保持动态平衡，保证产品质量的稳定。

7.根据权利要求1所述的一种纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤S4中微粉收集系统由旋风分离器和粉尘收集组成；超细粉通过密封管道进入旋风分离器，气流在旋风分离器内旋转，把超细粉甩出降落，由排料系统排出包装即是成品；旋风分离器可以用一级或两级；从旋风分离器飘出的气流，还有部分粉尘进入粉尘收集器，通过布袋上的粉尘，其尾气在引风机的作用下抽出，粉尘含量非常少，为防止这些粉尘排入大气中污染环境，我们还增加一套粉尘过滤器，回收粉尘，尾气最后排入大气中；经环境保护部门的多次检测，其排防的粉尘量大大低于国家的环保部门规定的粉尘排放标准；整个生产过程由控制柜自动控制进行，控制柜供给整个生产用电机，还可以控制参数调整，自动启停，自动保护，故障报警及自动停机；保障设备安全运行和产品质量的稳定。