CN208711725U - 一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜 - Google Patents

Abstract

一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，主要包括釜体，所述釜体包括顶部的半球状上封头、中部的圆筒状壳体和底部的半球状下封头，所述釜体内设置主搅拌系统和辅搅拌系统；所述主搅拌系统主要包括设置在釜体下方的搅拌电机和设置在釜体内的U型搅拌桨，所述U型搅拌桨与搅拌电机连接；所述辅搅拌系统主要包括设置在釜体上方的伸缩气缸和设置在釜体内的搅拌叶片，所述搅拌叶片固定在伸缩轴上，所述伸缩轴通过联轴器与伸缩气缸的活塞杆连接，本反应釜结构设计科学，能够充分搅拌物料，又能够防止物料粘附内壁并且能够随时监测温度和压力。

Description

一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜

技术领域

本实用新型涉及气凝胶生产领域，尤其涉及一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜。

背景技术

双亲型二氧化硅气凝胶复合材料，属于高端硅基纳米多孔材料。与目前市场上只具备疏水特性的传统二氧化硅气凝胶产品相比，双亲型二氧化硅气凝胶复合材料具有独特的亲水、亲油特性，与水系使用环境兼容性良好，同时还具备比表面积大、孔隙率高、孔径连通性好等特点，非常适合水中油性物质、尤其是乳化油类污染物的吸附与深度处理。目前的氧化硅气凝胶产品均为超疏水状态，很难与水性体系兼容；而废水中的乳化油、重金属离子等污染物均为水溶状态，疏水气凝胶无法使用。

气凝胶可以由多种材料构成，如氧化硅、氧化钛、碳、石墨烯、纤维素等等，其中氧化硅气凝胶是研究最早（1930年）、目前工艺最成熟、最具应用前景的气凝胶品类，具有耐高温性能好、热导率低、原料来源广泛、制备工艺相对简单等优点，一直是学术界、产业界、投资界的关注热点。目前气凝胶材料在市场中应用推广遇到的主要难题是：（1）价格昂贵，部分粉体产品报价高达每吨300万元；（2）产品形式单一，均为超疏水粉体、玻纤复合毡/板，不同企业产品同质化严重；（3）应用技术缺失，由于气凝胶特有的超疏水特性，产品很难与其它材料、部件或使用环境配套，或引发粉尘污染、施工复杂、耐久性差等问题，造成大量潜在客户只能望“胶”兴叹。以废水处理为例：气凝胶具有比传统硅基材料（如氧化硅纳米粉体）高得多的比表面积和很高的孔容，非常适合用作废水处理材料，吸附废水中的油性污染物（如苯、甲苯、苯酚）及对生态环境产生重大危害的重金属离子（如Pb2+、Cd2+、Hg2+）。然而，目前的氧化硅气凝胶产品均为超疏水状态，很难与水性体系兼容；而废水中的乳化油、重金属离子等污染物均为水溶状态，疏水气凝胶无法使用。因此，开发新型气凝胶表面改性技术，使其在保持疏水、高孔容、高比表面积的基础上，能兼具亲水特性，从而与水性使用环境兼容，具有重要的研究和实用价值。

通过研究发现将氧化硅气凝胶体系与壳聚糖材料复合，可突破气凝胶材料难溶于水的应用技术壁垒，实现水性体系中对油性材料的吸附；针对高浓度机械加工乳化油废水（~50%），双亲型气凝胶经短短5分钟的吸附，即可实现100%的脱色效率，出水基本与纯净水一致，且表现出强大的重金属离子（Pb²⁺、Cu²⁺）去除能力，废水净化能力显著优于目前用量最大、应用范围最广的活性炭吸附材料，在工业含油废水深度处理、室内/车内空气净化、危害化学品泄漏应急处置、工业特种吸附等广泛的领域，可望能替代传统活性炭材料。

双亲型二氧化硅气凝胶复合材料在生产的过程中需要使用反应釜，在反应釜中将原材料充分混合，并且对混合后的物料要进行温度、压力等的监测，以满足物料的反应条件，由于双亲型二氧化硅气凝胶首先要制成胶状物，而胶状物会粘附在反应釜内壁，造成物料的浪费，此外目前市场的上的反应釜一般均为顺时针或逆时针水平方向旋转搅拌，这对于物料的充分混合是很不利的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构设计科学，能够充分搅拌物料，又能够防止物料粘附内壁并且能够随时监测温度和压力的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜。

为实现本实用新型提供以下技术方案：

一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，主要包括釜体，所述釜体包括顶部的半球状上封头、中部的圆筒状壳体和底部的半球状下封头，所述釜体内设置主搅拌系统和辅搅拌系统；所述主搅拌系统主要包括设置在釜体下方的搅拌电机和设置在釜体内的U型搅拌桨，所述U型搅拌桨与搅拌电机连接；所述辅搅拌系统主要包括设置在釜体上方的伸缩气缸和设置在釜体内的搅拌叶片，所述搅拌叶片固定在伸缩轴上，所述伸缩轴通过联轴器与伸缩气缸的活塞杆连接。

进一步地，所述伸缩气缸上设置上、下行程限位开关。

进一步地，所述U型搅拌桨与壳体内壁和下封头内壁贴合，所述U型搅拌桨上均匀设置若干通孔。

进一步地，所述伸缩轴和搅拌叶片位于釜体中心，搅拌叶片为水平片状，所述搅拌叶片在伸缩轴垂直方向上至少设置两组，搅拌叶片上也均匀设置若干通孔，所述搅拌叶片与U型搅拌桨不接触。

进一步地，所述釜体顶部还设置温度检测仪、压力表和液位检测仪。

进一步地，所述釜体顶部还设置进料口和回流口，底部设置出料口。

本实用新型的有益之处：

第一：主搅拌系统主要负责水平方向的搅拌，同时负责将釜体内壁的粘附胶状物刮除；

第二：辅搅拌系统可以垂直运动，可以实现混合物的垂直方向的搅拌，水平方向和垂直方向同时进行更有利于物料的混合；

第三：在U型搅拌桨和搅拌叶片上都设置通孔，减小了在搅拌过程中的阻力；

第四：主搅拌系统和辅搅拌系统使用不同的动力源，可以实现分时分步控制；

第五：釜体内设置温度、压力及液位检测仪，与PLC控制系统连接后可以实现对釜体内情况的实时监控；

第六：根据双亲型二氧化硅复合气凝胶生产的特性，对部分原料可以实现回收再利用（如乙醇），设置回流口，便于原料的回流再利用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为实施例2结构示意图。

图中：1是上封头、2是壳体、3是下封头、4是主搅拌系统、4.1是搅拌电机、4.2是U型搅拌桨、5是辅搅拌系统、5.1是伸缩气缸、5.2是搅拌叶片、5.3是伸缩轴、5.4是联轴器、5.5是活塞杆、5.6是通孔、6是温度检测仪、7是压力表、8是液位检测仪、9是进料口、10是回流口、11是出料口、12是加热夹套。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“ 固定于”或“ 设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“ 连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“ 长度”、“ 宽度”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“ 第一”、“ 第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“ 第一”、“ 第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“ 多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，主要包括釜体，所述釜体包括顶部的半球状上封头1、中部的圆筒状壳体2和底部的半球状下封头3，所述釜体内设置主搅拌系统4和辅搅拌系统5；所述主搅拌系统4主要包括设置在釜体下方的搅拌电机4.1和设置在釜体内的U型搅拌桨4.2，所述U型搅拌桨4.2与搅拌电机4.1连接；所述辅搅拌系统5主要包括设置在釜体上方的伸缩气缸5.1和设置在釜体内的搅拌叶片5.2，所述搅拌叶片5.2固定在伸缩轴5.3上，所述伸缩轴5.3通过联轴器5.4与伸缩气缸5.1的活塞杆5.5连接；所述伸缩气缸5.1上设置上、下行程限位开关（图中未标出），所述U型搅拌桨4.2与壳体2内壁和下封头3内壁贴合，所述U型搅拌桨4.2上均匀设置若干通孔5.6，所述伸缩轴5.3和搅拌叶片5.2位于釜体中心，搅拌叶片5.2为水平片状，所述搅拌叶片5.2在伸缩轴5.3垂直方向上至少设置两组，搅拌叶片5.3上也均匀设置若干通孔5.6，所述搅拌叶片5.2与U型搅拌桨4.2不接触，所述釜体顶部还设置温度检测仪6、压力表7和液位检测仪8，所述釜体顶部还设置进料口9和回流口10，底部设置出料口11。

本反应釜工作原理：将反应釜上温度检测仪6、压力表7和液位检测仪8分别与PLC控制系统连接，实现对釜内温度、压力和液位的实时监控，满足物料反应的需要，同时将主搅拌系统和辅搅拌系统分别与PLC控制系统连接，实现PLC控制系统的运作，将物料从反应釜进料口9放入釜体内，打开主搅拌系统和副搅拌系统，此两套搅拌系统可以同步打开，也可以不同步打开，可以根据物料的浓稀程度及搅拌要求进行分时分步控制，操控比较方便，完成搅拌反应后物料从出料口11排出，而经过回收后的物料（如乙醇）可以通过回流口10回流至釜体内。

实施例2：釜体基本结构与实施例1相同，不同之处在于，在釜体的外壁包裹加热夹套12，对釜体内的物料进行加热保温或降温，所述的加热夹套12可以使用热油或热水进行加热保温，同时加热夹套可以与PLC控制系统连接，实现对加热夹套12的自动控制。

本实用新型并不局限于上述具体实施方式所涉及的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本实用新型等同或相类似的变化都应涵盖在本实用新型权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，主要包括釜体，所述釜体包括顶部的半球状上封头、中部的圆筒状壳体和底部的半球状下封头，其特征在于：所述釜体内设置主搅拌系统和辅搅拌系统；所述主搅拌系统主要包括设置在釜体下方的搅拌电机和设置在釜体内的U型搅拌桨，所述U型搅拌桨与搅拌电机连接；所述辅搅拌系统主要包括设置在釜体上方的伸缩气缸和设置在釜体内的搅拌叶片，所述搅拌叶片固定在伸缩轴上，所述伸缩轴通过联轴器与伸缩气缸的活塞杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，其特征在于：所述伸缩气缸上设置上、下行程限位开关。

3.根据权利要求1所述的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，其特征在于：所述U型搅拌桨与壳体内壁和下封头内壁贴合，所述U型搅拌桨上均匀设置若干通孔。

4.根据权利要求1所述的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，其特征在于：所述伸缩轴和搅拌叶片位于釜体中心，搅拌叶片为水平片状，所述搅拌叶片在伸缩轴垂直方向上至少设置两组，搅拌叶片上也均匀设置若干通孔，所述搅拌叶片与U型搅拌桨不接触。

5.根据权利要求1所述的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，其特征在于：所述釜体顶部还设置温度检测仪、压力表和液位检测仪。

6.根据权利要求1所述的一种双亲型二氧化硅复合气凝胶生产用反应釜，其特征在于：所述釜体顶部还设置进料口和回流口，底部设置出料口。