CN217699174U - 一种金属有机骨架材料的掺杂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及金属有机骨架材料制备装置技术领域，具体设计一种金属有机骨架材料的掺杂装置，包括控压反应釜和加料单元，通过设置加料单元，利用阿基米德浮力原理，即通过计算电动推杆控制形状规则的压块进入物料中的体积大小，来控制物料进入控压反应釜内的掺杂量的多少，计算过程简单，且采用工作稳定的电动推杆更易控制压块进入物料中的体积，进而便于控制掺杂量的大小。

Description

一种金属有机骨架材料的掺杂装置

技术领域

本实用新型涉及金属有机骨架材料制备装置技术领域，具体设计一种金属有机骨架材料的掺杂装置。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)通常是指金属离子或金属簇与有机配体通过自组装过程形成具有周期性无限网络结构的晶态材料，由于是无机有机的杂化体系，兼备了有机高分子和无机化合物两者的特点而显示出许多奇异的特性,广泛应用于能源生产、绿色催化等领域。

目前，在金属有机骨架材料的生产时，需要将相应储料罐中的配体、金属源与反应溶剂按照相应的占比加入进控压反应釜中进行搅拌，使其混合发生反应，而后进行共沸洗涤干燥，目前在生产金属有机骨架材料的工艺流程中常常是通过控制电控阀门的开闭时间来控制各个物料的掺杂量，并且反应溶剂常常是自上而下进入控压反应釜内。

而电控阀门的开闭时间需要根据不同物料的密度、流速等因素计算出相应的电控阀门的开闭时间，采用此种控制方法，计算过程繁琐，导致掺杂量不易控制，并且由于控压反应釜的高度远大于宽度，因此反应溶剂自上而下扩散的行程较长，扩散速度慢，降低了配体、金属源和反应溶剂的混合效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是：采用较为简单的方案控制掺杂量以及缩短反应溶剂的扩散行程。

技术方案：提供一种金属有机骨架材料的掺杂装置，包括控压反应釜和与之通过管道相连通的配体储料罐、金属储料罐、反应溶剂储料罐；所述配体储料罐通过管道为所述控压反应釜输送配体；所述金属储料罐通过管道为所述控压反应釜输送金属源；所述反应溶剂储料罐通过管道为所述控压反应釜输送反应溶剂；

所述配体储料罐、金属储料罐和反应溶剂储料罐内均安装有用于控制掺杂量的加料单元；

所述控压反应釜内部设置有用于对反应溶剂、配体和金属源进行搅拌的弯曲形搅拌杆，所述控压反应釜外部上表面固接有用于为弯曲形搅拌杆提供动力的电机，所述反应溶剂储料罐与弯曲形搅拌杆之间安装有用于引导反应溶剂进入弯曲形搅拌杆内的连接单元。

优选的，所述加料单元包括：

电动推杆，固接于储料罐内壁顶部；

压块，固接于电动推杆的输出端，所述压块形状规则；

出液口，开设于储料罐上，所述出液口与物料液面始终齐平。

优选的，所述连接单元包括：

一号空腔，开设于弯曲形搅拌杆上；

一号出料口，设有多个且均匀开设于弯曲形搅拌杆表面；

环形体，套设于弯曲形搅拌杆上端且与弯曲形搅拌杆转动连接；

二号空腔，开设于环形体内部且与一号空腔相连通，所述二号空腔通过导流管与反应溶剂储料罐上的出液口连通。

利用阿基米德浮力原理实现物料的定量控制，并且反应溶剂受到弯曲形搅拌杆的离心力，向外甩出，自控压反应釜的中部向四周扩散，并辅助有弯曲形搅拌杆的搅拌作用，进一步加大了配体和金属源与反应溶剂的接触面积，提高了反应溶剂、配体和金属源的混合效果。

优选的，所述环形体外壁两侧固接有固定杆，所述固定杆与控压反应釜内壁固接。

通过固定杆对环形体限位，避免环形体随着弯曲形搅拌杆转动而无法通过导流管与反应溶剂储料罐正常连通。

优选的，所述弯曲形搅拌杆内安装有多个震动单元，所述震动单元包括由过滤板围成的过滤盒以及过滤盒内填充的钢球，所述钢球直径小于过滤盒的内径4-5cm。

在弯曲形搅拌杆旋转过程中，钢球能够在过滤盒内持续来回滚动，撞击过滤盒，产生震动，利用共振效果，进一步提高反应溶剂、配体和金属源的混合效果。

优选的，所述弯曲形搅拌杆自由端与控压反应釜内壁通过轴承固接，所述弯曲形搅拌杆远离电机一端固接有“W”形橡胶刮片，所述橡胶刮片与控压反应釜内壁接触。

橡胶刮片转动，剐蹭控压反应釜的内壁，降低反应时产生的杂质长时间粘附在控压反应釜的内壁，造成后期不易清理的现象，并且借助于橡胶刮片的转动能够将杂质推至排渣口，避免杂质堆积，不易清理。

优选的，所述弯曲形搅拌杆设为两瓣式组合结构。

不仅便于弯曲形搅拌杆内部过滤盒的拆装与更换，也便于弯曲形搅拌杆的定期清理。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，通过设置加料单元，利用阿基米德浮力原理，即通过计算电动推杆控制形状规则的压块进入物料中的体积大小，来控制物料进入控压反应釜内的掺杂量的多少，计算过程简单，且采用电动推杆工作稳定更易控制；

通过设置连接单元，使反应溶剂通过连接单元进入弯曲形搅拌杆内部，利用弯曲形搅拌杆转动时产生离心力，将内部的反应溶剂从一号出料口处向外甩出，反应溶剂自控压反应釜的中部向四周扩散，缩短扩散行程，并辅助有弯曲形搅拌杆的搅拌作用，加大了配体和金属源与反应溶剂的接触面积，提高了反应溶剂、配体和金属源的混合效果；

通过设置震动单元，利用弯曲形搅拌杆的转动触发震东单元工作，利用共振效果，进一步提高反应溶剂、配体和金属源的混合效果。

附图说明

图1是本实用新型的主视局部剖视结构示意图；

图2是本实用新型的控压反应釜主视剖视结构示意图；

图3是本实用新型的A处放大图；

附图各部件的标记如下：

控压反应釜1、配体储料罐2、金属储料罐3、反应溶剂储料罐4、加料单元5、电动推杆51、压块52、出液口53、弯曲形搅拌杆6、电机7、连接单元8、一号空腔81、一号出料口82、环形体83、二号空腔84、固定杆9、震动单元10、过滤盒101、钢球102、橡胶刮片11。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种金属有机骨架材料的掺杂装置，包括控压反应釜1和与之通过管道相连通的配体储料罐2、金属储料罐3、反应溶剂储料罐4；所述配体储料罐2通过管道为所述控压反应釜1输送配体；所述金属储料罐2通过管道为所述控压反应釜1输送金属源；所述反应溶剂储料罐4通过管道为所述控压反应釜1输送反应溶剂；

所述配体储料罐2、金属储料罐3和反应溶剂储料罐4内均安装有用于控制掺杂量的加料单元5；

所述控压反应釜1内部设置有用于对反应溶剂、配体和金属源进行搅拌的弯曲形搅拌杆6，所述控压反应釜1外部上表面固接有用于为弯曲形搅拌杆6提供动力的电机7，所述反应溶剂储料罐4与弯曲形搅拌杆6之间安装有用于引导反应溶剂进入弯曲形搅拌杆6内的连接单元8。

首先配体、金属源和反应溶剂均通过采用阿基米德浮力原理的加料单元5，定量进入控压反应釜1中，同时，工作人员根据控制器控制电机7启动，电机7输出轴转动带动弯曲形搅拌杆6转动，对配体、金属源和反应溶剂进行搅拌，而此时通过连接单元8进入弯曲形搅拌杆6内的反应溶剂受到弯曲形搅拌杆6旋转时的离心力，自控压反应釜1的中部向四周散出，并配合弯曲形搅拌杆6的搅拌作用，从而有效提高了配体、金属源和反应溶剂的混合效果；

相较于传统的通过控制器定时控制电控阀门的开闭时间来控制物料的掺杂量，而本实用新型采用形状规则的压块52进入反应溶剂中的体积大小来控制物料的掺杂量，形状规则的压块52进入反应溶剂中的体积更易计算，且容易控制，进而物料的掺杂量也更易控制；

且相较于传统的自上而下向控压反应釜1内添加反应溶剂，扩散行程较长，而本发明通过设置连接单元8与弯曲形搅拌杆6的相互配合，使反应溶剂从控压反应釜1的中部向四周散出，缩短了反应溶剂的扩散行程，有效提高了配体、金属源和反应溶剂的混合效果。

作为本实用新型的一种具体实施方式，所述加料单元5包括：

电动推杆51，固接于储料罐内壁顶部；

压块52，固接于电动推杆51的输出端，所述压块52形状规则；

出液口53，开设于储料罐上，所述出液口53与物料液面始终齐平；

所述连接单元8包括：

一号空腔81，开设于弯曲形搅拌杆6上；

一号出料口82，设有多个且均匀开设于弯曲形搅拌杆6表面；

环形体83，套设于弯曲形搅拌杆6上端且与弯曲形搅拌杆6转动连接；

二号空腔84，开设于环形体83内部且与一号空腔81相连通，所述二号空腔84通过导流管与反应溶剂储料罐4上的出液口53连通；

所述环形体83外壁两侧固接有固定杆9，所述固定杆9与控压反应釜1内壁固接；

通过采用上述技术方案，加料时，工作人员通过控制器启动电动推杆51，电动推杆51输出端向下伸出，推动压块52进入反应溶剂内，压块52进入反应溶剂内，反应溶剂液面上升，并从出液口53处流出，此时流出的反应溶剂的体积与压块52进入反应溶剂中的体积相同，进而通过控制电动伸缩杆推动压块52下移进入反应溶剂内的体积大小，来控制进入控压反应釜1内的反应溶剂的掺杂量大小，压块52进入反应溶剂内的体积越大，则反应溶剂的掺杂量越大；

同理，配体与金属源也通过上述方法进入控压反应釜1中；

从出液口53处流出的反应溶剂经过导流管进入二号空腔84中，而后进入与二号空腔84相连通的一号空腔81中，即：进入弯曲形搅拌杆6中；

同时，工作人员通过控制器控制电机7启动，电机7启动带动弯曲形搅拌杆6转动，对配体与金属源进行搅拌，同时，弯曲形搅拌杆6转动时产生离心力，将内部的反应溶剂从一号出料口82处向外甩出，反应溶剂自控压反应釜1的中部向四周扩散，缩短了扩散行程，并辅助有弯曲形搅拌杆6的搅拌作用，进一步加大了配体和金属源与反应溶剂的接触面积，提高了反应溶剂、配体和金属源的混合效果；

通过固定杆9对环形体83限位，避免环形体83随着弯曲形搅拌杆6转动而无法通过导流管与反应溶剂储料罐4正常连通。

作为本实用新型的一种具体实施方式，所述弯曲形搅拌杆6内安装有多个震动单元10，所述震动单元10包括由过滤板围成的过滤盒101以及过滤盒101内填充的钢球102，所述钢球102直径小于过滤盒101的内径4-5cm；

通过采用上述技术方案，由于钢球102直径小于过滤盒101的内径4-5cm，因此，在弯曲形搅拌杆6旋转过程中，钢球102能够在过滤盒101内持续来回滚动，撞击过滤盒101，产生震动，且由于弯曲形搅拌杆6处于转动状态，因此钢球102可在任一方向上产生震动，利用共振效果，进一步提高反应溶剂、配体和金属源的混合效果。

作为本实用新型的一种具体实施方式，所述弯曲形搅拌杆6自由端与控压反应釜1内壁通过轴承固接，所述弯曲形搅拌杆6远离电机7一端固接有“W”形橡胶刮片11，所述橡胶刮片11与控压反应釜1内壁接触；

通过采用上述技术方案，搅拌杆在转动过程中带动橡胶刮片11转动，剐蹭控压反应釜1的内壁，降低反应时产生的杂质出现长时间粘附在控压反应釜1的内壁，造成后期不易清理的现象；

且在反应结束后需要将杂质从控压反应釜1底部开设的排渣口清理出去时，借助橡胶刮片11对控压反应釜1内底的剐蹭，能够将杂质推至排渣口，避免杂质堆积，不易清理。

作为本实用新型的一种具体实施方式，所述弯曲形搅拌杆6设为两瓣式组合结构，不仅便于弯曲形搅拌杆6内部过滤盒101的拆装与更换，也便于弯曲形搅拌杆6的定期清理；

弯曲形搅拌杆6的两个部分之间通过螺栓连接实现固定。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种金属有机骨架材料的掺杂装置，包括控压反应釜和与之通过管道相连通的配体储料罐、金属储料罐、反应溶剂储料罐；所述配体储料罐通过管道为所述控压反应釜输送配体；所述金属储料罐通过管道为所述控压反应釜输送金属源；所述反应溶剂储料罐通过管道为所述控压反应釜输送反应溶剂；

其特征在于：所述配体储料罐、金属储料罐和反应溶剂储料罐内均安装有用于控制掺杂量的加料单元；

所述控压反应釜内部设置有用于对反应溶剂、配体和金属源进行搅拌的弯曲形搅拌杆，所述控压反应釜外部上表面固接有用于为弯曲形搅拌杆提供动力的电机，所述反应溶剂储料罐与弯曲形搅拌杆之间安装有用于引导反应溶剂进入弯曲形搅拌杆内的连接单元。

2.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述加料单元包括：

电动推杆，固接于储料罐内壁顶部；

压块，固接于电动推杆的输出端，所述压块形状规则；

出液口，开设于储料罐上，所述出液口与物料液面始终齐平。

3.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述连接单元包括：

一号空腔，开设于弯曲形搅拌杆上；

一号出料口，设有多个且均匀开设于弯曲形搅拌杆表面；

环形体，套设于弯曲形搅拌杆上端且与弯曲形搅拌杆转动连接；

二号空腔，开设于环形体内部且与一号空腔相连通，所述二号空腔通过导流管与反应溶剂储料罐上的出液口连通。

4.根据权利要求3所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述环形体外壁两侧固接有固定杆，所述固定杆与控压反应釜内壁固接。

5.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述弯曲形搅拌杆内安装有多个震动单元，所述震动单元包括由过滤板围成的过滤盒以及过滤盒内填充的钢球，所述钢球直径小于过滤盒的内径4-5cm。

6.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述弯曲形搅拌杆自由端与控压反应釜内壁通过轴承固接，所述弯曲形搅拌杆远离电机一端固接有“W”形橡胶刮片，所述橡胶刮片与控压反应釜内壁接触。

7.根据权利要求1所述的一种金属有机骨架材料的掺杂装置，其特征在于：所述弯曲形搅拌杆设为两瓣式组合结构。

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