[实用新型]一种强化微反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微纳米粉体材料制备设备领域，具体涉及一种制备微纳米粉体的强化微反应装置。

背景技术

微纳米粉体是一种介于原子团簇与宏观物体交界的过渡区域的固体颗粒材料，是制备多种新材料的基础。它具有截然不同于块状材料的电学、磁学、光学、热学或力学等性质，被广泛应用在电子器件、医学和健康、航天、航空和空间探索、环境、资源和能量、以及生物技术等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

在微纳米粉体的产业发展中，缺少规模化的高性能微纳米粉体制备新技术一直是严重制约微纳米粉体性能、价格和应用的关键技术，也历来是企业的核心竞争力和国外对我们封锁的关键技术。在已发展的诸多制备微纳米粉体的方法中，化学液相法具有设备简单、原料容易获得、纯度高、均匀性好、化学组成控制精确、易于放大等优点成为了目前实验室和工业生产上广泛采用的微纳米粉体的制备方法。通常，化学液相法制备微纳米粉体是从实验室的玻璃容器开始，然后经过小试、中试直至产业化的逐级放大，经过长时间的研发和大量的人力物力投入，最终在大容积的反应釜中实现规模量产。这一传统的研发生产模式存在高能耗、高物耗、高三废排放和低产率的严重缺陷。特别是对于一些反应速度快、对三传要求高的微纳米粉体制备反应来说，由于反应釜机械搅拌的混合和分散强度低，其强化传质使物料均匀混合的速度远低于反应速度，搅拌强度也远不足以分散已团聚的微纳米粉体聚集体。以致所制备的微纳米粉体存在严重的产物颗粒不均匀、尺寸分布宽、团聚严重、形貌难以控制等问题。

20世纪90年代以来发展的微反应器技术具有强的传质能力，可大幅度提高反应过程中的传质效率，并且具有操作条件易于控制、无放大效应、适应面广和内在安全等优点。但由于微反应器的反应通道尺寸在亚微米到亚毫米量级，其在用于液相反应时会产生很大的压力降，难以实现大处理量的要求。特别是对于有沉淀生成的液相反应更容易造成微通道的堵塞和反应的难以继续进行，必须发展新的技术来解决这一问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种将超声波与微反应器相结合的、适用于有沉淀生成的液相反应的强化微反应装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型公开了一种强化微反应装置，包括微反应器和超声波发生器，所述超声波发生器交错设置于反应器外部。

优选的，所述微反应器改进自常规的微反应器，整个微反应器采用易于加工和制造的石英玻璃材质和化学刻蚀加工手段来降低加工难度和加工成本；同时适当放大微反应器的通道直径到2-20mm，并尽量避免弯道和变径，以及在满足反应要求的前提下尽量缩短微反应通道的长度到200-1500mm。

进一步的，所述强化微反应装置还包括超声波槽，所述超声波槽围绕于微反应器外部，所述超声波发生器安装于所述超声波槽内。

优选的，所述超声波槽包括连接在一起的内槽和外槽，超声波发生器均匀交错安装于外槽中；整个微反应器贯穿内槽并与内槽密封连接在一起；内槽通过进水口和出水口实现循环流体的流通。

更进一步的，所述微反应器的微通道内设置有混合单元内件，所述混合单元内件是固定在微通道内的混合单元体，用以改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好的分散和充分混合的目的。

所述强化微反应装置中，所述超声波发生器的频率优选为20-100KHz、超声波功率优选为100-1000W，循环水温度优选的可在室温到95℃间调节。

由于采用以上技术方案，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型协同运用了微反应器和超声波的双重优势，很好的解决了经典微反应器用于液相沉淀反应时存在的压差大、易堵塞、难量产等问题，为有沉淀生成的液相反应提供了一种易操作、生产效率高、产品质量好的强化微反应装置。

附图说明

图1是本实用新型实施例中强化微反应装置示意图，其中6为微反应器、7为超声波槽的内槽、8为超声波槽的外槽、9为超声波发生器、10为超声波内槽的进水口、11为超声波内槽的出水口、12为混合单元内件；

图2是本实用新型实施例中反应系统装置的示意图，其中1为液槽、2为恒流泵、3为强化微反应装置、5为储料槽；

图3是本实用新型实施例中制备的SiO₂纳米微球扫描电镜照片；

图4是本实用新型实施例中制备的纳米Fe₃O₄的扫描电镜照片；

图5是本实用新型实施例中制备的纳米Ni的扫描电镜照片。