CN116943840B - 一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置 - Google Patents

一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压变空化高速三涡流‑微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，包括预处理系统、压变空化高速三涡流‑微波复合超纳研磨系统、多功能一体化选择性纳滤固液分离系统、二级复合干燥系统；植物纤维物料进入预处理系统初磨至微米级，经负压管道进入压变空化高速三涡流‑微波复合超纳研磨系统研磨至纳米级，经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统分离后进入二级复合干燥系统干燥，最终得到D50≤0.316μm的纳米级植物纤维粉；环保低碳，适合大规模生产，应用于复合材料、生物塑料、机动交通工具外壳及内饰、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、保健品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工、烟草、炸药、纳米纤维素等高附加值产品。

Description

一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的 装置
技术领域
本发明涉及植物纤维的粉碎研磨生产装置，属于植物纤维粉研磨生产领域，具体涉及一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置。
背景技术
目前在市场上现有常见植物纤维粉碎研磨装置几个比较突出的问题：
⑴粉碎和研磨设备研磨不细，能耗大，生产成本高，生产效率低下，装置磨损严重，难以实现纳米级粉碎
现有技术中，针对植物纤维粉的粉碎或者研磨工序，常见加工设备有：蒸汽爆破装置、锤式粉碎机、螺旋挤压粉碎机、气流粉碎机、胶体磨、冷冻粉碎机等；
以专利文献CN107553656 A一种竹子粉碎研磨加工设备为例，该竹子粉碎研磨加工设备，采用硬质合金材料，直接将竹子彻底粉碎研磨成粉，结构简单；但加工设备的粉碎研磨效率低,强度小，硬度低，刀片易磨损，不能进行完全粉碎研磨，功能单一，分离筛选相当差,设备投入大，生产成本高；
以专利文献CN104473187B公开了全巨菌草肽营养品及其制备方法为例，提到“巨菌草粉碎后加水制浆，将草浆置于串联的多级胶体磨系统研磨3～4遍，使其细度达80～120目”可见即使经过反复研磨能够达到的细度极限在100目左右；
吴俊，谢笔钧，熊汉国所著《淀粉粒度对热塑性淀粉性能的影响研究》中所得到颗粒粒度d50≈4.23μm；吕品,龚淑英,许勇泉等《研磨技术对抹茶品质的影响》中所采用的气磨、球磨、石磨等方式所得到颗粒粒度d50均处于在4～10μm范围之中；丁金龙,孙远明,杨幼慧等《振动研磨式微粉碎对魔芋粉理化性能的影响》中通过BFM-6型贝利微粉机通过震动的方式，经过60min震动研磨，180目的过筛率为65%，可见其细度仍不能满足一些物质提取场景；
根据报道，目前在市场上所售植物纤维粉，最低粒径为德国技术的D50=19μm，中国技术的D50=10μm，均处于微米级；主要有以下几处问题：
①蒸汽爆破装置主要应用于制浆、饲料发酵剂、木质纤维素原料预处理等领域，原料经汽爆后相对密度降低，体积增大，产生的发酵抑制物需要水洗去除；
②锤式粉碎机、螺旋挤压粉碎机、气流粉碎机、冷冻粉碎机等研磨不细，能耗大，生产成本高，装置磨损严重，难以实现纳米级粉碎研磨；
③在研磨研究领域，超声波辅助被多处提及，出现了利用超声波辅助研磨的技术，超声波可以在整个研磨过程中产生大量气泡形成空化效应，加速介质和植物纤维颗粒的碰撞和摩擦，利于更好的粉碎和研磨，现实中实验室设备采用低强度的超声波，在科研实验领域有着一定的效果，但是
㈠超声波设备费用较高、造价较高，功耗较高，不易控制；
㈡超声探头老化时间非常缺短，严重影响提取研磨效果和效率；
㈢超声波的波长极短，因此散射就非常严重，穿透力不佳；而要产生空化作用，就必须增加超声波的强度，而强度较高的超声波会对人体产生危害，长期受超声波的影响，有可能会造成畸形和癌症，接触眼周或皮肤，造成眼睛充血、水肿，甚至引发白内障和结膜炎等，对皮肤产生局部炎性反应；导致细胞坏死和血管麻痹，严重可导致肢体感觉麻木；引起血管收缩甚至运动神经麻痹，造成血液流动缓慢，使血液黏稠度增加，甚至引发血栓的发生；
㈣对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高，否则会影响研磨效果；
㈤超声波发生器工作噪音较大，所以工业应用有一定的困难；
因此超声波辅助研磨的技术在工业化生产中不易使用，并不适用大规模工业化生产；
⑵过滤装置过滤膜易堵塞，过滤不彻底，生产效率低
现有市场最常见的过滤方式有离心机过滤和陶瓷膜过滤，离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开；陶瓷膜过滤器,是一套可以广泛应用于各种领域的精密型超级过滤净化设备；其核心组件无机陶瓷膜具有优良的热稳定性与孔稳定性能和高效过滤与精密过滤的双重优点，但此两种过滤方式在实际生产过程存在以下问题：
①离心机过滤不彻底，浓缩不上去，过滤效率低，生产成本较高；
②陶瓷膜使用过程中通量会持续下降，容易堵膜；
③陶瓷膜固含量浓缩不上去；
④陶瓷膜使用寿命短，容易堵膜，清洗频繁；
⑶干燥设备，一次性投入大，干燥不均匀，干燥效率低，能耗非常高
现有市场常见的干燥设备有流化床干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、滚筒干燥设备和带式干燥机等，其中
①流化床干燥设备常用用于散粒状物料的干燥，其对干燥物料的颗粒大小有一定限制，物料的返混比较激烈，造成部分物料停留时间不均匀，物料因停留时间短而干燥不充分或停留时间过长而过分干燥，能耗非常高；
②喷雾干燥设备常用于干燥初始水分高的物料，干燥室比较庞大；废气中夹杂一定的微粉，需要一套高效分离装置；设备热效率低，动力消耗大；设备比较复杂，一次性投资大；
③气流干燥设备常于各种粉粒状、碎块状及泥装物料的干燥；对物料有一定的磨损，需用高能效的粉尘收集装置；对于结块、不易分散的物料，需性能好的加料装置；动力消耗大，一次性投资大；
④滚筒干燥设备常用于悬浮液、胶体溶液等流动性物料的干燥，结构复杂，传热面积小；
⑤带式干燥机常用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥,对滤饼类的膏状物料，也可通过造粒机或挤条机制成型后干燥；设备的进出料口密封不严，易产生漏气现象，生产能力低，热效率低；
综合现有生产设备的优缺点列表如下：
综上所述，目前在市场上进行植物纤维粉制备的加工设备，因研磨不细、能耗大、生产成本高、粉碎研磨装置磨损严重等性价比低、机械性能不足的原因，无法解决植物纤维粉粒径小、生产能耗高、设备生产效率低以及使用性能不足等问题，不能同时满足设备安全、卫生、环保和工艺稳定的要求，同时也不能生产出较高目数的植物纤维粉制品，根据报道，目前在市场上所售植物纤维粉，最低粒径为德国技术的D50=19μm，约为800目，中国技术的D50=10μm，约为1600目；而在现有技术中由于对研磨，细化的重视程度不够，某些为了实验而做到的在植物纤维的细化方向上，尚未有做到纳米级研磨，高目数植物纤维粉材料研究仍处于起步阶段，生产工艺复杂，制备成本高昂制约了其进一步推广使用；到目前为止，几乎没有得到大规模工业化生产和实际商业应用；
而植物纤维粉的高目数对复合材料的微观结构、流动性能和力学性能都具有重要影响，由纤维增强原理可知，植物纤维粉目数越大，粒径越小，则其在聚合物基体中的分散越均匀，复合材料的力学性能越好；而颗粒粒径越小，越不易均匀分散，越需要更多的助剂和更好的加工设备，所需加工费用也越高。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，提供了植物纤维从粉碎、研磨、过滤至干燥为纳米级植物纤维粉的全套生产装置，可以源源不断的投入物料，持续工业化生产，并且植物纤维粉的研磨颗粒度达到了纳米级别至D50≤0.316μm，研磨的植物纤维粉无论作为提取、添加剂或其他任何用途都是非常好的材料；该方面尚未见过报道，在本申请前更是全球首例，为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，包括预处理系统、压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统、多功能一体化选择性纳滤固液分离系统、二级复合干燥系统；其流程为：
①植物纤维段（如甘蔗段、竹茎段、竹叶等）→进料装置一→第一负压管道→真空上料机→缓存室→磨粉装置→第二负压管道→磨粉储料搅拌罐→相关溶液按照一定比例加入磨粉储料搅拌罐得到均匀浆液→第三负压管道→微米研磨机→在微米研磨机和微米循环搅拌罐之间多次循环研磨达到超纳研磨要求→第五负压管道→微米储料搅拌罐→第六负压管道→进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机进行研磨→在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机和超纳循环搅拌罐之间多次循环研磨达到10～800纳米级别的研磨颗粒度→第八负压管道→超纳储料搅拌罐→第九负压管道→多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的安全过滤器→物料泵→进入旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置进行物料过滤→第十负压管道→进入固液分离装置进行固液分离→第十一负压管道→储料搅拌罐→第十二负压管道→二级复合干燥系统→D50≤0.316μm植物纤维粉成品；
②经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的安全过滤器过滤出的料液中大颗粒异物→回流装置的第一回流管道→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的超纳循环搅拌罐；
③经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置过滤保留的大于所需纳米颗粒的料液→回流装置的第一回流管道→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的超纳循环搅拌罐；
④经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的分离膜盘的分离膜分离出的滤液→分离旋转轴的中空流动区→回流装置的第二回流管道→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的超纳循环搅拌罐；
所述的预处理系统由进料装置一、真空上料机、缓存室、磨粉装置、磨粉储料搅拌罐、微米研磨机、微米循环搅拌罐、微米储料搅拌罐、第一负压管道、第二负压管道1、第三负压管道、第四负压管道、第五负压管道、第六负压管道和恒温装置组成；所述进料装置一通过第一负压管道连接真空上料机，所述真空上料机连接缓存室，所述缓存室连接磨粉装置，所述磨粉装置通过第二负压管道连接磨粉储料搅拌罐，所述磨粉储料搅拌罐通过第三负压管道连接微米研磨机，所述微米研磨机通过第四负压管道连接微米循环搅拌罐，所述微米研磨机通过第五负压管道分别连接微米循环搅拌罐和微米储料搅拌罐，所述微米研磨机与微米循环搅拌罐通过第四负压管道和第五负压管道进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述微米储料搅拌罐经过第六负压管道连接压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统；
所述磨粉装置、磨粉储料搅拌罐、微米研磨机、微米循环搅拌罐、微米储料搅拌罐、第一负压管道、第二负压管道、第三负压管道、第四负压管道、第五负压管道和第六负压管道均有恒温管道与恒温装置连接；
所述恒温装置，主要用于低温冷却保护物料浆液在整体的粉剂制备的过程中植物纤维内的有效成分；
所述的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统由压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机、超纳循环搅拌罐、超纳储料搅拌罐、第七负压管道、第八负压管道和第九负压管道组成；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机通过第七负压管道连接超纳循环搅拌罐，所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机通过第八负压管道分别连接超纳循环搅拌罐和超纳储料搅拌罐，所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机与超纳循环搅拌罐通过第七负压管道和第八负压管道进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述超纳储料搅拌罐通过第九负压管道连接多功能一体化选择性纳滤固液分离系统；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机机身、电机、研磨腔体、高速离散装置、空化装置、研磨介质、微波装置、主轴恒温装置和腔体恒温装置组成；
所述电机带动高速离散装置在研磨腔体内高速运转，带动筒体内的物料浆液和研磨介质一起高速运动，产生旋拧流，流动的旋拧导致压力的降低，使局部的浆液发生液相到气相间的相变过程，产生了大量的气泡，而高速离散装置在高速旋转的同时也带动周边浆液快速流动，从而形成了湍流和逆流；
所述空化装置，物料浆液通过空化装置进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机的研磨腔体时，过流面面积突然减小，流速急剧增大，产生压变，流道内压力低于饱和蒸气压使液体中产生空化现象，形成空化效应；
所述研磨介质为L65硅酸锆球或L80稳定氧化锆球或L95钇稳定氧化锆球，粒径为0.1mm-0.8mm；
所述微波装置直接作用在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机的研磨腔体内的物料浆液，使研磨腔体内的空化气泡数量增多，物料颗粒动能变大，加速了颗粒与颗粒之间和颗粒与研磨介质之间的摩擦碰撞，提高了纳米颗粒粉的粉碎细度和研磨效率；
所述主轴恒温装置和腔体恒温装置，主要用于保持压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机低温运行，保护物料浆液在整体的粉剂制备的过程中植物纤维内的有效成分；
所述的多功能一体化选择性纳滤固液分离系统包括安全过滤器、物料泵、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置、固液分离装置、回流装置、智能高压反冲逆洗循环清洗装置、储料搅拌罐、第十负压管道、第十一负压管道和第十二负压管道；
所述旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置，由选择性纳滤膜和过滤室组成，所述选择性纳滤膜为不对称微孔纳滤分离膜；
所述固液分离装置由分离旋转轴、分离膜盘和分离室组成；所述分离旋转轴为中空结构，中空为滤液流动区域，分离旋转轴外侧通过密封圈密封安装有2～100个分离膜盘，整体在分离室内高速旋转；经过旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置过滤的料液进入分离室，在离心作用下滤液经分离膜盘的分离膜进入分离旋转轴的中空流动区流出，经过第十一负压管道返回超纳循环搅拌罐，浓缩物经高速离心作用离开分离膜盘的分离膜，使分离膜一直保持正常过滤，而浓缩物进入储料搅拌罐，经第十负压管道进入二级复合干燥系统；
所述分离膜盘采用双面过滤，含有5纳米、7纳米、30纳米、50纳米、80纳米、200纳米、500纳米、2微米多种过滤孔径膜。
所述回流装置由第一回流管道和第二回流管道组成；
所述智能高压反冲逆洗循环清洗装置连接旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置的选择性纳滤膜内部，通过定时启动智能高压反冲逆洗循环模式瞬时高压喷出清理溶液，从内向外冲击选择性纳滤膜表面上的附着颗粒，同时通过旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置的持续进料冲刷冲击下来的附着颗粒，使其流出旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置返回超纳循环搅拌罐，从而保证选择性纳滤膜持续正常工作；
所述二级复合干燥系统为空心桨叶干燥辅助旋转闪蒸干燥二级复合干燥系统，由一级干燥和二级干燥组成；
所述一级干燥为空心桨叶式干燥机，由加热装置一、除尘装置一、干燥装置一和输送机组成，利用加热干燥，可将物料水分从60%干燥至30%；
所述二级干燥为旋转闪蒸式干燥机，由加热装置二、进料装置二、干燥装置二、除尘装置二、分离装置和收集装置组成，利用加热干燥，可将物料水分从30%干燥至5%。
本发明植物纤维物料经过粉碎、研磨、过滤、分离和干燥成为纳米级植物纤维粉，其D50≤0.316μm；
本发明紧跟社会发展，使植物纤维物料经过粉碎、研磨、过滤、固液分离和干燥成为纳米级植物纤维粉，使高目数植物纤维粉材料取代传统的低目数植物纤维粉材料制品成为了可能，全套设备节能、环保、低碳，生产过程连续且稳定、安全无污染，适合工业化大规模生产，可以广泛应用于复合材料、生物塑料、日用品类、机动交通工具外壳及內饰、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、保健品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工、烟草、炸药、木糖醇和纳米纤维素等领域高附加值产品。
有益效果：
1.本发明首创压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统超纳研磨植物纤维粉至D50≤0.316μm，≧50000目的技术，该方面尚未见过报道，在本申请前更是全球首例，第三方检测竹叶粉中值粒径结果见附图8
现有技术中，针对植物纤维粉的粉碎或者研磨工序，常见加工设备有：蒸汽爆破装置、锤式粉碎机、螺旋挤压粉碎机、气流粉碎机、胶体磨、冷冻粉碎机等：
①蒸汽爆破装置主要应用于制浆、饲料发酵剂、木质纤维素原料预处理等领域，但原料经汽爆后相对密度降低，体积增大，产生的发酵抑制物需要水洗去除；
②锤式粉碎机、螺旋挤压粉碎机、气流粉碎机、冷冻粉碎机等研磨粒径粗，能耗大，生产成本高，装置磨损严重，难以实现纳米级粉碎研磨；
③在粉碎研磨研究领域，出现了利用超声波辅助研磨的技术，超声波可以在整个研磨过程中产生大量气泡形成空化效应，加速介质和植物纤维颗粒的碰撞和摩擦，利于更好的粉碎和研磨，现实中实验室设备采用低强度的超声波，在科研实验领域有着一定的效果，但是超声波设备费用较高、造价较高，功耗较高，还不易控制；超声波的波长极短，因此散射就非常严重，穿透力不佳；而要产生空化作用，就必须增加超声波的强度，而强度较高的超声波会对人体产生危害，因此超声波辅助研磨的技术在大规模工业化生产中不易使用，并不适用大规模工业化生产；
目前在市场上现有常见植物纤维粉碎研磨装置比较突出的问题是粉碎和研磨设备研磨粒径细度不细，能耗大，生产成本高，生产效率低下，装置磨损严重，难以实现纳米级粉碎；根据报道，目前在市场上所售植物纤维粉，最低粒径为德国技术的D50=19μm，约为800目，中国技术的D50=10μm，约为1600目，中国仅可实验室规模的技术D50=6.5μm（生产5公斤通常需要240分钟）；目前高目数植物纤维粉材料研究仍处于起步阶段，因为性能差、机械强度不足、造价高、体验差、操作污染严重等缺点，或者其他别的原因，不能同时满足安全、卫生、环保、低成本、高目数，生产工艺复杂，制备成本高昂制约了其进一步推广使用；到目前为止，几乎没有得到大规模工业化生产和实际商业应用。
而在植物纤维模塑复合材料中最常用的是植物纤维粉，用作填充的植物纤维粉的目数对复合材料的力学性能、流动性能和微观结构具有重要影响，植物纤维的粒径对植物纤维模塑复合效果影响显著，植物纤维粉粒径决定植物纤维在基体中的分散程度，最终影响材料性能。由纤维增强原理可知，植物纤维粉目数越大，粒径越小，则其在聚合物基体中的分散越均匀，复合材料的力学性能越好，这和植物纤维粉与基体塑料接口结合、纤维形态、表面粗糙度以及内部空隙状况不同有关；因此在植物纤维模塑复合材料制备过程中，植物纤维粉目数是需要考虑的重要参数。
针对以上问题，本发明首创压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统超纳研磨植物纤维粉至D50≤0.316μm，≧50000目的技术，其先进性如下：
⑴压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的压变空化高速三涡流
①利用高速离散装置的高速旋转带动研磨介质实现研磨，线速度高达8～20m/s，高速旋转带动了研磨介质和物料微粒一起高速运动，使研磨介质与物料微粒相互摩擦、相互碰撞和相互剪切，最终使物料颗粒破碎、分散和解聚，成为纳米级细小微粒；
②改进进料机制形成流体压变，从而形成空化效应，加强了微粒粉碎；物料浆液经改进的流道进入研磨腔时，因过流面面积突然减小，流速急剧增大，使流道内压力低于饱和蒸气压，致使产生大量的空化气泡而发生空化现象，空化气泡经历产生、发展和最终炸裂，气泡炸裂时产生高速冲击波和微射流加速了物料微粒的运动，使其具有更高的速度，加剧了摩擦与碰撞，提升了粉碎细小微粒的效率，提高了纳米颗粒粉碎细度；同时由于研磨介质与物料微粒相互摩擦、相互碰撞和相互剪切，致使物料微粒本身产生微裂缝，而在物料微粒本身的微裂缝中也同时产生空化气泡，其空化气泡在溃陷时产生高速冲击波和微射流能够导致微裂缝继续扩大，将物料微粒炸开，实现对物料微粒的粉碎，同时对物料起到分散的作用，防止已被破碎的物料微粒重新团聚；
③利用高速离散装置的高速旋转产生旋拧流，在进料端设置有扰流装置，形成三涡流，加速和增强了空化效应；刚开始出现的涡型流瞬间成为三股，出现三个涡型流一起进行旋拧运动，更多更全面的带动研磨腔内更多的物料浆液参与旋拧运动，流动的旋拧导致压力的降低，当液体压力低于饱和蒸汽压时发生液相到气相间的相变过程，致使空化的出现，产生大量的气泡，空化气泡的炸裂带动周边浆液产生湍动，而形成了湍流，使物料颗粒在单位时间内，增加了更多的碰撞、剪切和摩擦，达到了反复研磨、加快粉碎和分散聚集的目的，大大的缩短了研磨时间，提高了研磨效率，具有耗能低、生产效率高、连续性强等优点。
⑵压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的微波
利用微波辅助强力辅助空化效应，增加空化气泡数量和增加物料颗粒动能；微波具有加热性和吸收性，微波加热使细小颗粒和水分子成为发热体，细小颗粒和水分子可以吸收微波，产生热量，增加了分子活力，使微粒分子和水分子具有更大的动能，加速了更多的摩擦和碰撞，同时产生了更多的空化气泡，这些微小气泡不断运动，长大和突然溃陷，溃陷时会产生瞬时的局部高温、高压，并产生强烈的冲击波和高速的微射流等，能够导致颗粒微裂缝继续扩大并将物料颗粒炸开，并且会加速物料颗粒运动，使其具有很高的初始速度，从而造成颗粒间的剧烈摩擦与碰撞，进而产生颗粒的粉碎；微波还具有低温杀菌无污染的特性，微波能自身不会对产品污染，微波的热效应双重杀菌作用又能在较低的温度下杀死细菌，在微波加热作用中，无废水、废气、废物产生，也无辐射遗留物存在；
⑶在压变空化高速三涡流辅助微波的作用下，使物料颗粒在单位时间内，增加了更多的颗粒与颗粒之间、颗粒与介质之间的碰撞、剪切和摩擦，达到了反复研磨、加快粉碎细微颗粒和分散聚集体的目的，大大的缩短研磨时间，提高了研磨效率，最终研磨的植物纤维粉颗粒细度均匀、品质好、产品分散高，整个过程有负压、恒温保护，物料品质极高；
⑷解决了现有技术中无论是实验室过程还是产业化的设备中物料粒径仍然停留在微米级别的问题，可将植物纤维粉研磨至D50≤0.316μm，≧50000目，微粒细度提升了近30～250倍，生产1000公斤所需时间仅需要约120分钟；
⑸具有耗能低、成本低、连续性强等优点，实现了植物纤维粉的产业化、连续化、自动化生产，大大提高了生产效率；
⑹是一种十分安全无害的高新技术，可以满足物料后续进一步的加工需求，适合工业化大规模生产，可以广泛应用于复合材料、生物塑料、日用品类、航天航空、汽车轮船高铁、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、医用防护品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工烟草、炸药、木糖醇和纳米纤维素等高附加值精细化产品。
2.本发明首创多功能一体化选择性纳滤固液分离系统，有效结合多种传统设备的过滤原理特点，相当于多合一设备，持续性过滤高目数植物纤维，保证了产品的品质。
目前是市面上的过滤设备主要是滤芯过滤设备、离心机过滤设备、管式陶瓷膜过滤设备以及中空纤维膜过滤设备，而这些传统过滤设备或多或少有着它们相应的弊端，过滤过程,流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率低、操作繁琐等缺点：
⑴滤芯的过滤方式原理主要是死端过滤，是最传统过滤，固液分离方式。但其劣势是：
①固体残渣杂质容易堆积，造成污堵。造成过滤效率低，或者直接糊死，过滤进行不下去；
②滤芯滤袋过滤精度太差，容易穿滤，造成透过液浑浊；
③滤芯滤袋是耗材，需要不断更换；
④需要过滤的物料需要经过其他粗过滤器的预处理，应用起来比较麻烦；
⑤如果需要收集固体相等，收集不了；
⑵离心机过滤是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械，主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，但其劣势是：
①分离过滤不彻底，过滤效率低，清液中还含有一定固形物，清液浊度高于100ntu，浊度不下来；
②浓缩上不去，如果收集固体浓缩液的话，损失大，浓缩固含量低，综合生产成本较高；
③操作繁琐，卸料麻烦，维护频繁；
⑶管式陶瓷膜的过滤原理是错流过滤，错流过滤就有效解决了死端过滤存在的问题，其核心组件无机陶瓷膜具有优良的热稳定性与孔稳定性能，但其劣势是：
①其膜通量仅为50%～60%，首当其冲的是随着物料固含量升高，膜表面堆积越来越严重，容易堵膜，通量会持续下降，效率降低；
②浓液固含量浓缩不上去，属于高不成低不就，收率低；
③清洗频繁，需要不断反冲洗，清洗膜用水量大、产生大量污水，膜管过滤效率大大受损；
④能耗高，使用寿命相对较短；
⑷中空纤维膜过滤劣势是：
过滤最大问题是随着时间推移，效率越来越低，堵膜，通量下降；难于清洗，通量不容易恢复；太容易污染；收率低，浓缩含量不上去；
针对以上问题，本发明多功能一体化选择性纳滤固液分离系统，集旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置、固液分离装置、回流机制、智能高压反冲逆洗循环清洗装置等功能，采用纳滤和固液分离、回流、高压反冲逆洗循环清洗一体化，具有以下优点：
⑴多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置
采用纳滤分离膜的为膜孔径0.001～0.01mm，能对不同粒径的混合物进行分离，具有不对称微孔结构的半透膜，通过智能液压恒压可变泵作为动力源，提供的压力和流量，使物料在纳滤分离膜表面高速旋转流动，保证过滤所需的膜面流速，并在纳滤分离膜表面进行动态过滤，实现选择性分离筛分作用：
①透过纳滤分离膜层的纳米颗粒料液，经第十负压管道301进入固液分离装置；
②被纳滤分离膜截留的大于所需要求的大目数物料料液，经回流装置的第一回流管道351，返回至压变空化高速三涡流空化-微波复合超纳研磨系统进行再一次的循环研磨；
③物料料液由于高速旋转形成湍流，不断冲刷膜片表面，防止固形物停留在膜盘表面，从而有效的防止了膜表面污堵，保证过滤正常进行，精确过滤；
⑵多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的固液分离装置
有效的结合了离心机和动态过滤的原理，将分离旋转轴设置为中空结构，中空为滤液流动区域，分离旋转轴外侧通过密封圈密封安装有2～100个分离膜盘，整体在分离室内高速旋转；物料料液进入固液分离装置的分离室，分离磨盘在动力带动下高速旋转产生离心作用，可以大量脱水，使物料非结合水分含水量从70%脱水至15%，最终快速进行固液分离：
①透过纳滤分离膜层的纳米颗粒料液在离心作用下高速旋转形成湍流，不断冲刷着分离膜表面，有效的阻止了分离膜表面的污染和堵塞，经分离膜盘的分离膜分离后，大量脱水后形成固形浓缩物，在泵和2-4Kgf/cm2压力的作用下，将高粘度，高浓度物料打进复合干燥系统；
②在流体压力作用下，大部分的水分子等滤液穿过强化分离膜的膜孔，进入中空滤液流动区域后流出，经过负压管道返回至压变空化高速三涡流空化-微波复合超纳研磨系统，进行重复利用；
③固液分离装置的分离膜采用双面过滤，通过率达到≧95%，分离过滤连续稳定，不堵膜，通量不下降；
⑶多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的回流装置
①通过膜自身不对称微孔膜层使无法通过的大于所需纳米颗粒的大目数颗粒被膜截留，流出旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置，经回流装置的第一回流管道351回流，返回至压变空化高速三涡流空化辅助微波复合超纳研磨系统进行再一次的循环研磨，保证了旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置持续正常过滤；
②水分料液透过液管路收集，通过阀门的开关可控制透过液的去向；经回流装置的第二回流管道352回流至物料罐内，以维持循环罐内物料液位稳定，并平衡膜组与循环罐内的物料浓度，减少生产时不断补充料液的次数及数量，防止物料过浓而造成通量的急速下降或膜面的迅速污染，以进行持续循环过滤，达至工艺要求。
⑷多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的智能高压反冲逆洗循环清洗装置
在选择性纳滤装置和固液分离装置生产过程中，定时启动智能高压反冲逆洗循环模式，利用持续进入的高速流动的物料浆液对纳滤分离膜进行瞬时二次清洗，冲刷纳滤分离膜外部附着的被纳滤分离膜截留的大于所需要求的大目数物料，使其离开纳滤分离膜外表面，保持纳滤分离膜的清洁，恢复膜通量，防止膜污染，同时保证正常生产；
⑸本发明首创多功能一体化选择性纳滤固液分离系统的先进性
①因为采用旋转斜盘型轴向柱塞式工艺过滤，膜通量不受进料固含量影响，通量不下降，受料液浓度影响小，连续稳定过滤时间长，意味着效率高，收率高。同时因为膜片上下多个工作面，等效体积内增加了有效过滤面积，从而起到浓缩作用，实现料液的澄清、过滤、除杂，提升浓缩液固含量到≧85；膏霜式状态，没有流动性，使后续的蒸发投资和耗能再一次减少；
②其动态的高速旋转运行工艺，不断冲刷膜片表面，防止固形物停留在膜盘表面，从而有效的防止了膜表面污堵后和滤膜的堵塞；
③完美的解决了传统设备弊端，有效地解决目前企业存在的下列问题：
离心机分离不彻底的物料，分离后清液浊度高，静置仍有沉淀，同时产品收率低；
错流过滤管式陶瓷膜堵膜，通量下降，固形物浓缩不上去的物料；中空纤维堵膜效率低；陶瓷膜浓缩液需多次过滤浓缩；滤纸，板框漏料，过滤不彻底，效率低的物料；
④多面过滤，多面二次清洗，清洗效率高；循环用水，用水量仅为陶瓷膜1/10，优于陶瓷膜清洗；
⑤能耗低，耗电量是管式陶瓷膜的1/5，轻松节能；
⑥适合高粘度，高浓度物料固液分离，澄清过滤；
⑦浊度做到1ntu以下；
⑧收率提升数倍；
⑨全封闭设备，有效阻止氧气进入；
⑩是一种强化的膜分离技术，以本技术取代某种传统技术，可以获得显著的经济效益。
3.本发明首创二级复合干燥系统，为空心桨叶干燥辅助旋转闪蒸干燥二级复合干燥系统，有效结合桨叶式干燥机和闪蒸式干燥机的优点，快速高效的完成物料微粒的干燥，保持物料的纳米级颗粒状态；
现有市场常见的干燥设备有流化床干燥设备、喷雾干燥设备、气流干燥设备、滚筒干燥设备和带式干燥机等；业界仝人工业化干燥物料过整中，均采用单一干燥设备干燥物料：
⑴流化床干燥设备常用于散粒状物料的干燥，但其对干燥物料的颗粒大小有严格限制，物料的返混比较激烈，可能会造成部分物料停留时间不均匀，物料可能因停留时间短而干燥不充分，也可能停留时间过长而过分干燥而造成物料烧结，干燥过程中易出现沟流、大气泡、腾涌等现象，降低物料的干燥合格率和物料的终端使用性能，一次性投资大；
⑵喷雾干燥设备常用于干燥初始水分高的物料，但设备热效率低，动力消耗大，且干燥室比
较庞大，配套辅助设备多且比较复杂，干燥过程中易出现干燥机主塔内壁粘附湿粉、跑粉现象严重，产品的回收率很低、脉冲布袋除尘器除尘效果不佳等现象，降低物料的干燥合格率和物料的终端使用性能，一次性投资大；
⑶气流干燥设备常于各种粉粒状、碎块状及泥装物料的干燥，但对物料有一定的磨损，动力消耗大，需用高能效的粉尘收集装置，对于结块、不易分散的物料，需性能好的加料装置，一次性投资大；
⑷滚筒干燥设备常用于溶液、悬浮液、胶体溶液等流动性物料的干燥，但结构复杂，传热面积小；
⑸带式干燥机常用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥,对滤饼类的膏状物料，也可通过造粒机或挤条机制成型后干燥，但设备的进出料口密封不严，易产生漏气现象，生产能力低，热效率低；
本发明本发明首创二级复合干燥系统，为空心桨叶干燥辅助旋转闪蒸干燥二级复合干燥系统，具有以下几个优点：
⑴本发明首创二级复合干燥系统的一级干燥-空心桨叶干燥机
采用间接加热，其转动轴采用空心和楔型中空桨叶结构，热介质通过空心轴流经桨叶，间接传导加热，热量均用来加热物料，热量损失仅为通过外壁保温层向环境的散热，热损失较小；单位有效容积内拥有巨大的传热面，缩短了处理时间，设备尺寸变小，减少了占地面积，使用不同热介质，既可处理热敏性物料，又可处理需高温处理的物料；旋转桨叶的倾斜面和植物纤维微粒的联合运动所产生的分散力，使附着于加热斜面上的附着微粒自动地脱落，使桨叶保持着高效的传热功能；而桨叶反向旋转，交替地分段压缩和膨胀搅拌功能，使传热均匀，提高了传热效果。30～60分钟即可将物料水分（含结合水分）从60%干燥至30%；
⑵本发明首创二级复合干燥系统的二级干燥-旋转闪蒸干燥机
为旋流、流化及粉碎分级技术的有机结合，空气经加热后经进风口切向进入二级干燥装置、在二级干燥装置内形成高速旋转气流，物料经二级进料装置直接进入二级干燥装置，在高速气流的冲击和带动下，迅速分散并随气流作高速旋转运动；在二级干燥装置底部设置有破碎装置将比较大且潮湿的颗粒团强行破碎并微粒化，然后随高速气流旋转再次上升完成干燥过程。为了使物料的终水份达到极低同时不受初水份的波动而影响产品质量，在干燥塔内设置旋流片，形成较为稳定的流态化床，同时旋流片亦起到保证干燥所必须的停留时间和分级的作用；10～15秒内即可将物料水分（含结合水分）从30%干燥至5%；
③本发明首创二级复合干燥系统的先进性
本发明首创二级复合干燥系统采用桨叶式干燥机把物料进行大水分的快速干燥，单位时间内大幅度提高了干燥效率，再采用闪蒸式干燥机快速除去剩余水分，并对干燥物料中的大颗粒团进行破碎，保证物料的微粒纳米化：
①进料端增加了返料装置,防止物料跑进填料密封,延长了使用寿命；
②主机上盖增加了热风补充,加快了干燥速度；
③负压或微负压操作，密闭性好，效率高，消除环境污染；
④物料停留时间短，成品质量好；
⑤处理物料范围广：
使用不同热介质，既可处理热敏性物料，又可处理需高温处理的物料；
⑥干燥强度大：
单位有效容积内拥有巨大的传热面，缩短了处理时间。设备尺寸变小，减少了占地面积；
⑦环境污染小：
携带空气量很少，粉尘物料夹带很少；
⑧能耗低：
由于间接加热，没有大量携带空气带走热量，故热损失很小，热效率高；
⑨操作稳定：
由于楔型桨叶特殊的压缩－膨胀搅拌作用，使物料颗粒充分与传热面积接触，在轴向区间内，物料的温度、湿度、混合温度及梯度都很小，从而保证了工艺的稳定性；
⑩设备紧凑，体积小，生产效率高，连续生产，实现了“小设备，大生产”；
综上所述，本发明提供了一整条植物纤维粉研磨的生产线，可以源源不断的投入物料，持续化工业化生产，生产过程高度连续且稳定、生产过程安全无环境污染，适合工业化规模生产，节能环保，研磨的物料颗粒达到了纳米级别，既有优异的综合性能，又具有绿色环保特性；而高目数植物纤维粉材料复合技术是一项多学科交叉的综合性技术，设计和开发涉及机械工程、电子学、流体力学、材料技术、控制理论等多学科的专业知识，深入研究，大力投入，促进我国高目数植物纤维粉材料复合技术的发展，无疑具有深远的经济意义和社会意义。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置进一步说明：
图1为压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉流程示意图；
图2为预处理系统流程示意图；
图3为压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统流程示意图；
图4为压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机示意图；
图5为研磨介质和微粒碰撞及空化气泡成长溃灭示意图；
图6为多功能一体化选择性纳滤固液分离系统示意图；
图7为二级复合干燥系统示意图；
图8为本发明产业化生产高目数竹粉检测报告；
图9为本发明产业化生产高目数竹粉；
图10为本发明多功能一体化选择性纳滤固液分离；
预处理系统1、压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2、多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3、二级复合干燥系统4；
进料装置一11、真空上料机12、缓存室13、磨粉装置14、磨粉储料搅拌罐15、微米研磨机16、微米循环搅拌罐17、微米储料搅拌罐18、第一负压管道101、第二负压管道102、第三负压管道102、第四负压管道104、第五负压管道105、第六负压管道106、恒温装置107；
压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21、超纳循环搅拌罐22、超纳储料搅拌罐23、第七负压管道201、第八负压管道202、第九负压管道203；
机身210、电机211、研磨腔体212、高速离散装置213、空化装置214、研磨介质215、微波装置216、主轴恒温装置217、腔体恒温装置218；
安全过滤器31、物料泵32、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33、固液分离装置34、回流装置35、智能高压反冲逆洗循环清洗装置36、储料搅拌罐37、第十负压管道301、第十一负压管道302、第十二负压管道303、选择性纳滤膜331、过滤室332、分离旋转轴341、分离膜盘342、分离室343、第一回流管道351、第二回流管道352；
一级干燥40、二级干燥41、加热装置一401、除尘装置一402、干燥装置一403、输送机404、加热装置二411、进料装置二412、干燥装置二413、除尘装置二414、分离装置415、收集装置416。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对用于植物纤维粉剂制备的生产装置进行详细阐述。
如图1所示，一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其特征在于：包括预处理系统1、压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2、多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3、二级复合干燥系统4；其流程为：
①植物纤维段（如甘蔗段、竹茎段、竹叶等）→进料装置一11→第一负压管道101→真空上料机12→缓存室13→磨粉装置14→第二负压管道102→磨粉储料搅拌罐15→相关溶液按照一定比例加入磨粉储料搅拌罐15得到均匀浆液→第三负压管道102→微米研磨机16→在微米研磨机16和微米循环搅拌罐17之间多次循环研磨达到超纳研磨要求→第五负压管道105→微米储料搅拌罐18→第六负压管道106→进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21进行研磨→在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21和超纳循环搅拌罐22之间多次循环研磨达到10～800纳米级别的研磨颗粒度→第八负压管道202→超纳储料搅拌罐23→第九负压管道203→多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31→物料泵32→进入旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33进行物料过滤→第十负压管道301→进入固液分离装置34进行固液分离→第十一负压管道302→储料搅拌罐37→第十二负压管道303→二级复合干燥系统4→D50≤0.316μm植物纤维粉成品；
②经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31过滤出的料液中大颗粒异物→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
③经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33过滤保留的大于所需纳米颗粒的料液→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
④经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的分离膜盘342的分离膜分离出的滤液→分离旋转轴341的中空流动区→回流装置35的第二回流管道352→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
如图2所示，预处理系统1由进料装置一11、真空上料机12、缓存室13、磨粉装置14、磨粉储料搅拌罐15、微米研磨机16、微米循环搅拌罐17、微米储料搅拌罐18、第一负压管道101、第二负压管道102、第三负压管道102、第四负压管道104、第五负压管道105、第六负压管道106和恒温装置107组成；所述进料装置一11通过第一负压管道101连接真空上料机12，所述真空上料机12连接缓存室13，所述缓存室13连接磨粉装置14，所述磨粉装置14通过第二负压管道102连接磨粉储料搅拌罐15，所述磨粉储料搅拌罐15通过第三负压管道102连接微米研磨机16，所述微米研磨机16通过第四负压管道104连接微米循环搅拌罐17，所述微米研磨机16通过第五负压管道105分别连接微米循环搅拌罐17和微米储料搅拌罐18，所述微米研磨机16与微米循环搅拌罐17通过第四负压管道104和第五负压管道105进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述微米储料搅拌罐18经过第六负压管道106连接压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2；磨粉装置14、磨粉储料搅拌罐15、微米研磨机16、微米循环搅拌罐17、微米储料搅 拌罐18、第一负压管道101、第二负压管道102、第三负压管道102、第四负压管道104、第五负压管道105和第六负压管道106均有恒温管道与恒温装置107连接；
恒温装置107，主要用于低温冷却保护物料浆液在整体的粉剂制备的过程中植物纤维内的有效成分；
如图3所示，压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2由压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21、超纳循环搅拌罐22、超纳储料搅拌罐23、第七负压管道201、第八负压管道202和第九负压管道203组成；
压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21通过第七负压管道201连接超纳循环搅拌罐22，所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21通过第八负压管道202分别连接超纳循环搅拌罐22和超纳储料搅拌罐23，所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21与超纳循环搅拌罐22通过第七负压管道201和第八负压管道202进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述超纳储料搅拌罐23通过第九负压管道203连接多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3；
如图4～5所示，压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21机身210、电机211、研磨腔体212、高速离散装置213、空化装置214、研磨介质215、微波装置216、主轴恒温装置217和腔体恒温装置218组成；
电机211带动高速离散装置213在研磨腔体212内高速运转，带动筒体内的物料浆液和研磨介质215一起高速运动，产生旋拧流，流动的旋拧导致压力的降低，使局部的浆液发生液相到气相间的相变过程，产生了大量的气泡，而高速离散装置213在高速旋转的同时也带动周边浆液快速流动，从而形成了湍流和逆流；
空化装置214，物料浆液通过背压空化装置214进入双涡流逆流强化超纳研磨机21的研磨腔体212时，过流面面积突然减小，流速急剧增大，流道内压力低于饱和蒸气压，液体中产生空化现象，形成空化效应；
研磨介质215为L65硅酸锆球或L80稳定氧化锆球或L95钇稳定氧化锆球，粒径为0.1mm-0.8mm；
微波装置216直接作用在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21的研磨腔体212内的物料浆液，使研磨腔体212内的空化气泡数量增多，物料颗粒动能变大，加速了颗粒与颗粒之间和颗粒与研磨介质215之间的摩擦碰撞，提高了纳米颗粒粉的粉碎细度和研磨效率；
主轴恒温装置217和腔体恒温装置218，主要用于保持双涡流逆流背压空化-微波超纳研磨机21低温运行，保护物料浆液在整体的粉剂制备的过程中植物纤维内的有效成分；
如图6所示，多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3包括安全过滤器31、物料泵32、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33、固液分离装置34、回流装置35、智能高压反冲逆洗循环清洗装置36、储料搅拌罐37、第十负压管道301、第十一负压管道302和第十二负压管道303；
旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33，由选择性纳滤膜331和过滤室332组成，所述选择性纳滤膜331为不对称微孔纳滤分离膜；
固液分离装置34由分离旋转轴341、分离膜盘342和分离室343组成；所述分离旋转轴341为中空结构，中空为滤液流动区域，分离旋转轴341外侧通过密封圈密封安装有2~100个分离膜盘342，整体在分离室343内高速旋转；经过旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33过滤的料液进入分离室343，在离心作用下滤液经分离膜盘342的分离膜进入分离旋转轴341的中空流动区流出，经过第十一负压管道302返回超纳循环搅拌罐22，浓缩物经高速离心作用离开分离膜盘342的分离膜，使分离膜一直保持正常过滤，而浓缩物进入储料搅拌罐36，经第十负压管道301进入二级复合干燥系统4；
分离膜盘342采用双面过滤，含有5纳米、7纳米、30纳米、50纳米、80纳米、200纳米、500纳米、2微米多种过滤孔径膜。
所述回流装置35由负压管道351和负压管道352组成；
智能高压反冲逆洗循环清洗装置36连接旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33的选择性纳滤膜331内部，通过定时启动智能高压反冲逆洗循环模式瞬时高压喷出清理溶液，从内向外冲击选择性纳滤膜331表面上的附着颗粒，同时通过旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33的持续进料冲刷冲击下来的附着颗粒，使其流出旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33返回超纳循环搅拌罐22，从而保证选择性纳滤膜331持续正常工作；
如图7所示，二级复合干燥系统4为空心桨叶干燥辅助闪蒸干燥二级复合干燥系统，由一级干燥40和二级干燥41组成；
一级干燥40为桨叶式干燥机，由加热装置一401、除尘装置一402、干燥装置一403和输送机404组成，利用加热干燥，可将物料水分从60%干燥至30%；
二级干燥41为闪蒸式干燥机，由加热装置二411、进料装置二412、干燥装置二413、除尘装置二414、分离装置415和收集装置416组成，利用加热干燥，可将物料水分从30%干燥至5%。
如图8所示，为本发明产业化生产高目数竹粉检测报告；
如图9所示，为本发明产业化生产高目数竹粉；
如图10所示，为本发明多功能一体化选择性纳滤固液分离；
以下为具体实施例：
实施例1.一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其流程为：
①竹竿段→进料装置一11→第一负压管道101→真空上料机12→缓存室13→磨粉装置14→第二负压管道102→磨粉储料搅拌罐15→相关溶液按照一定比例加入磨粉储料搅拌罐15得到均匀浆液→第三负压管道102→微米研磨机16→在微米研磨机16和微米循环搅拌罐17之间多次循环研磨达到超纳研磨要求→第五负压管道105→微米储料搅拌罐18→第六负压管道106→进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21进行研磨→在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21和超纳循环搅拌罐22之间多次循环研磨达到10～800纳米级别的研磨颗粒度→第八负压管道202→超纳储料搅拌罐23→第九负压管道203→多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31→物料泵32→进入旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33进行物料过滤→第十负压管道301→进入固液分离装置34进行固液分离→第十一负压管道302→储料搅拌罐37→第十二负压管道303→二级复合干燥系统4→D50≤0.316μm纳米级竹粉；
②经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31过滤出的料液中大颗粒异物→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
③经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33过滤保留的大于所需纳米颗粒的料液→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
④经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的分离膜盘342的分离膜分离出的滤液→分离旋转轴341的中空流动区→回流装置35的第二回流管道352→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21将竹粉研磨至D50≤0.316μm，约为50000目；
所述多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3采用过滤和固液分离一体化，其安全过滤器31采用1微米过滤膜；旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33采用800nm过滤膜；固液分离装置34采用50nm过滤膜，采用多面过滤，浓缩物截留率约在80%；
所述二级复合干燥系统4为空心桨叶式干燥辅助旋转闪蒸式干燥二级复合干燥系统，其中空心桨叶式干燥机可在30～60分钟内将物料水分从60%干燥至30%，旋转闪蒸式干燥机可在10～15秒内将物料水分从30%干燥至5%；
根据需要更换安全过滤器31、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33和固液分离装置34的过滤膜，使物料颗粒达到5～500纳米级别的研磨颗粒度，可以满足物料后续进一步的加工需求，适合工业化大规模生产，可以广泛应用于复合材料、生物塑料、日用品类、航天航空、汽车轮船高铁、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、医用防护品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工烟草、炸药、木糖醇和纳米纤维素等高附加值精细化产品。
施例2.一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其流程为：
①甘蔗段→进料装置一11→第一负压管道101→真空上料机12→缓存室13→磨粉装置14→第二负压管道102→磨粉储料搅拌罐15→相关溶液按照一定比例加入磨粉储料搅拌罐15得到均匀浆液→第三负压管道102→微米研磨机16→在微米研磨机16和微米循环搅拌罐17之间多次循环研磨达到超纳研磨要求→第五负压管道105→微米储料搅拌罐18→第六负压管道106→进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21进行研磨→在压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21和超纳循环搅拌罐22之间多次循环研磨达到10～800纳米级别的研磨颗粒度→第八负压管道202→超纳储料搅拌罐23→第九负压管道203→多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31→物料泵32→进入旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33进行物料过滤→第十负压管道301→进入固液分离装置34进行固液分离→第十一负压管道302→储料搅拌罐37→第十二负压管道303→二级复合干燥系统4→D50≤0.316μm纳米级甘蔗粉；
②经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31过滤出的料液中大颗粒异物→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
③经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33过滤保留的大于所需纳米颗粒的料液→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
④经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的分离膜盘342的分离膜分离出的滤液→分离旋转轴341的中空流动区→回流装置35的第二回流管道352→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21将竹粉研磨至D50≤0.316μm，约为50000目；
所述多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3采用过滤和固液分离一体化，其安全过滤器31采用2微米过滤膜；旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33采用1微米过滤膜；固液分离装置34采用100nm过滤膜，采用双面过滤，浓缩物截留率约在80%；
所述二级复合干燥系统4为空心桨叶式干燥辅助旋转闪蒸式干燥二级复合干燥系统，其中空心桨叶式干燥机可在30～60分钟内将物料水分从60%干燥至30%，旋转闪蒸式干燥机可在10～15秒内将物料水分从30%干燥至5%；
根据需要更换安全过滤器31、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33和固液分离装置34的过滤膜，使物料颗粒达到5～500纳米级别的研磨颗粒度，可以满足物料后续进一步的加工需求，适合工业化大规模生产，可以广泛应用于复合材料、生物塑料、日用品类、航天航空、汽车轮船高铁、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、医用防护品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工烟草、炸药、木糖醇和纳米纤维素等高附加值精细化产品。
实施例3.一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其流程为：
①竹叶→进料装置一11→第一负压管道101→真空上料机12→缓存室13→磨粉装置14→第二负压管道102→磨粉储料搅拌罐15→相关溶液按照一定比例加入磨粉储料搅拌罐15得到均匀浆液→第三负压管道102→微米研磨机16→在微米研磨机16和微米循环搅拌罐17之间多次循环研磨达到超纳研磨要求→第五负压管道105→微米储料搅拌罐18→第六负压管道106→进入压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机21进行研磨→在压变空化高速三涡流辅助-微波复合超纳研磨机21和超纳循环搅拌罐22之间多次循环研磨达到10～800纳米级别的研磨颗粒度→第八负压管道202→超纳储料搅拌罐23→第九负压管道203→多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31→物料泵32→进入旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33进行物料过滤→第十负压管道301→进入固液分离装置34进行固液分离→第十一负压管道302→储料搅拌罐37→第十二负压管道303→二级复合干燥系统4→D50≤0.316μm纳米级竹粉；
②经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的安全过滤器31过滤出的料液中大颗粒异物→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
③经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33过滤保留的大于所需纳米颗粒的料液→回流装置35的第一回流管道351→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
④经多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3的分离膜盘342的分离膜分离出的滤液→分离旋转轴341的中空流动区→回流装置35的第二回流管道352→返回压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统2的超纳循环搅拌罐22；
所述压变空化高速三涡流辅助-微波复合超纳研磨机21将竹粉研磨至D50≤0.316μm，约为50000目；
所述多功能一体化选择性纳滤固液分离系统3采用过滤和固液分离一体化，其安全过滤器31采用1微米过滤膜；旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33采用500nm过滤膜；固液分离装置34采用10nm过滤膜，采用双面过滤，浓缩物截留率约在80%；
所述二级复合干燥系统4为空心桨叶式干燥辅助旋转闪蒸式干燥二级复合干燥系统，其中空心桨叶式干燥机可在30～60分钟内将物料水分从60%干燥至30%，旋转闪蒸式干燥机可在10～15秒内将物料水分从30%干燥至5%；
根据需要更换安全过滤器31、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置33和固液分离装置34的过滤膜，使物料颗粒达到5～500纳米级别的研磨颗粒度，可以满足物料后续进一步的加工需求，适合工业化大规模生产，可以广泛应用于复合材料、生物塑料、日用品类、航天航空、汽车轮船高铁、涂料油墨、生物医药、美容化妆品、医用防护品、食品、水源净化、生物乙醇、石油化工烟草、炸药、木糖醇和纳米纤维素等高附加值精细化产品。
应当说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
应当说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其特征在于：依次包括预处理系统（1）、压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统（2）、多功能一体化选择性纳滤固液分离系统（3）、二级复合干燥系统（4）；
所述的预处理系统（1）对即将研磨的植物纤维进行预处理，所述的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统（2）将预处理后的植物纤维进行研磨，所述的多功能一体化选择性纳滤固液分离系统（3）将研磨后的植物纤维进行过滤分离，所述的二级复合干燥系统（4）将过滤后的植物纤维颗粒进行干燥；
所述的压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统（2）由压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）、超纳循环搅拌罐（22）、超纳储料搅拌罐（23）、第七负压管道（201）、第八负压管道（202）和第九负压管道（203）组成；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）通过第七负压管道（201）连接超纳循环搅拌罐（22），所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）通过第八负压管道（202）分别连接超纳循环搅拌罐（22）和超纳储料搅拌罐（23），所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）与超纳循环搅拌罐（22）通过第七负压管道（201）和第八负压管道（202）进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述超纳储料搅拌罐（23）通过第九负压管道（203）连接多功能一体化选择性纳滤固液分离系统（3）；
所述压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）由机身（210）、电机（211）、研磨腔体（212）、高速离散装置（213）、空化装置（214）、研磨介质（215）、微波装置（216）、主轴恒温装置（217）和腔体恒温装置（218）组成；
所述研磨介质（215）为L65硅酸锆球或L80稳定氧化锆球或L95钇稳定氧化锆球，粒径为0.1mm-0.8mm；
所述微波装置（216）连接压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨机（21）的研磨腔体（212），作用在研磨腔体（212）内的物料浆液；
所述的多功能一体化选择性纳滤固液分离系统（3）包括安全过滤器（31）、物料泵（32）、旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置（33）、固液分离装置（34）、回流装置（35）、智能高压反冲逆洗循环清洗装置（36）、储料搅拌罐（37）、第十负压管道（301）、第十一负压管道（302）和第十二负压管道（303）；
所述旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置（33），由选择性纳滤膜（331）和过滤室（332）组成，所述选择性纳滤膜（331）为不对称微孔纳滤分离膜；
所述固液分离装置（34）由分离旋转轴（341）、分离膜盘（342）和分离室（343）组成；所述分离旋转轴（341）为中空结构；所述分离旋转轴（341）外侧通过密封圈密封安装有2～100个分离膜盘（342），整体在分离室（343）内高速旋转；
所述分离膜盘（342）采用双面过滤，含有5纳米、7纳米、30纳米、50纳米、80纳米、200纳米、500纳米、2微米多种过滤孔径膜；
所述回流装置（35）由第一回流管道（351）和第二回流管道（352）组成；
所述智能高压反冲逆洗循环清洗装置（36）连接旋转斜盘型轴向柱塞式选择性纳滤装置（33）和分离膜盘（342），定时启动智能高压反冲逆洗循环清洗模式。
2.根据权利要求1所述一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其特征在于：所述的预处理系统（1）由进料装置一（11）、真空上料机（12）、缓存室（13）、磨粉装置（14）、磨粉储料搅拌罐（15）、微米研磨机（16）、微米循环搅拌罐（17）、微米储料搅拌罐（18）、第一负压管道（101）、第二负压管道（102）、第三负压管道（103）、第四负压管道（104）、第五负压管道（105）、第六负压管道（106）和恒温装置（107）组成；所述进料装置一（11）通过第一负压管道（101）连接真空上料机（12），所述真空上料机（12）连接缓存室（13），所述缓存室（13）连接磨粉装置（14），所述磨粉装置（14）通过第二负压管道（102）连接磨粉储料搅拌罐（15），所述磨粉储料搅拌罐（15）通过第三负压管道（103）连接微米研磨机（16），所述微米研磨机（16）通过第四负压管道（104）连接微米循环搅拌罐（17），所述微米研磨机（16）通过第五负压管道（105）分别连接微米循环搅拌罐（17）和微米储料搅拌罐（18），所述微米研磨机（16）与微米循环搅拌罐（17）通过第四负压管道（104）和第五负压管道（105）对物料进行多次循环研磨以至达到所需要求，所述微米储料搅拌罐（18）经过第六负压管道（106）连接压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨系统（2）；
所述磨粉装置（14）、磨粉储料搅拌罐（15）、微米研磨机（16）、微米循环搅拌罐（17）、微米储料搅拌罐（18）、第一负压管道（101）、第二负压管道（102）、第三负压管道（103）、第四负压管道（104）、第五负压管道（105）和第六负压管道（106）均有恒温管道与恒温装置（107）连接。
3.根据权利要求1所述一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其特征在于：所述二级复合干燥系统（4）为空心桨叶干燥辅助旋转闪蒸干燥的二级复合干燥系统，由一级干燥（40）和二级干燥（41）组成；
所述一级干燥（40）为空心桨叶式干燥机，由加热装置一（401）、除尘装置一（402）、干燥装置一（403）和输送机（404）组成；
所述二级干燥（41）为旋转闪蒸式干燥机，由加热装置二（411）、进料装置二（412）、干燥装置二（413）、除尘装置二（414）、分离装置（415）和收集装置（416）组成。
4.根据权利要求1所述一种压变空化高速三涡流-微波复合超纳研磨植物纤维粉的装置，其特征在于：植物纤维物料经过粉碎、研磨、过滤、固液分离和干燥成为纳米级植物纤维粉，其D50≤0.316μm。
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