[发明专利]一种用于制备气凝胶材料的微波防爆干燥回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及干燥设备领域，尤其是涉及一种用于气凝胶干燥的微波防爆回收系统。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种轻质纳米非晶态多孔材料，具有连续无规则网络结构，且具有比表面积大、孔隙率高、密度低、折射率和热导率低等特点，在许多领域有着广泛的应用前景。

对于凝胶的制备现已不存在复杂的技术问题，研究的关键在于凝胶的干燥。目前SiO₂气凝胶干燥方法主要有以下几种：超临界干燥、亚临界干燥、常压干燥、冷冻干燥。

国内外目前制备SiO₂气凝胶大多采用超临界干燥技术，在超临界状态下，气体和液体之间不再有界面存在，而是成为界于气体和液体之间的一种均匀的流体。这种流体逐渐从凝胶中排出，由于不存在气-液界面，也就不存在毛细作用，因此也就不会引起凝胶体的收缩和结构的破坏，直至全部流体都从凝胶中排出，最后得到充满气体的具有纳米孔结构的超轻气凝胶。但是该干燥方法对设备要求高、耗能大、高温高压操作危险性高且维修成本较高，导致气凝胶的生产成本明显提高。亚临界干燥是在环境条件（常温、常压）以上，临界点（临界温度、临界压力）以下进行的过程，与超临界干燥相比，温度和压力明显下降了，但对设备要求仍高，耗能相对较高，操作危险性依然存在。常压干燥是在常压和加热的条件下，对湿凝胶进行缓慢干燥，这种方法存在干燥周期长、凝胶收缩率大，比表面积和空隙率降低，且无法制得整体性完好的气凝胶等缺点。冷冻干燥是先将湿凝胶冷冻到其冰点温度以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸气，从而获得干燥的气凝胶制品。该方法是在低温低压在把高能量的气-液界面转化为低能量的气-固界面，干燥成本较高，并且为使凝胶骨架稳定，必须加长陈化过程，同时凝胶骨架在干燥时可能因为孔内溶剂的固化而破坏，最终得到冷冻凝胶粉体。

鉴于以上问题，研发一种能够快速干燥SiO₂气凝胶材料的系统是本领域目前工作的重中之重。本发明由此产生。

发明内容

针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种制备气凝胶材料的微波防爆干燥回收系统，该干燥回收系统在干燥SiO₂气凝胶材料时具有低成本、高效率、高安全性等特点，为SiO₂气凝胶的低成本快速干燥开辟了新途径。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于制备气凝胶材料的微波防爆干燥回收系统，包括微波加热设备、冷凝器和换热器，所述的微波加热设备包括微波设备箱体、密封容器和微波控制面板，所述密封容器和微波控制面板位于微波设备箱体内，所述微波设备箱体上连接有保护气体输入管一，所述密封容器位于保护气体输入管一和微波控制面板之间，所述密封容器的上方连接有排气管，密封容器的下方连接有进气管；所述的排气管与冷凝器上部连接，所述进气管与换热器的一侧连接，所述换热器的另一侧连接有防爆循环风机，所述防爆循环风机与冷凝器下部连接；所述的进气管上连接有保护气体输入管二，所述保护气体输入管二与保护气体输入管一平行；所述微波设备箱体上安装有氧含量检测仪一，所述排气管上安装有氧含量检测仪二和安全阀，所述氧含量检测仪二位于安全阀和冷凝器之间。

所述冷凝器的底部安装有回收罐。

所述换热器对保护气体的加热温度为60-150℃。

所述的保护气体为氮气、二氧化碳、氦气、氩气或氖气中的一种。

本发明用于制备气凝胶材料的微波防爆干燥回收系统的有益效果如下：

1、安全可靠：本发明在运行时，微波加热设备内充满惰性保护气体，并实时监控氧含量，即使微波加热设备发生故障，或者密封容器发生泄漏等问题，也不会产生燃烧、爆炸的危险。

2、干燥速度快：与传统加热方式相比，微波加热是一种独特的分子内加热方式，密封容器由微波可穿透的材料制成，极性分子接受微波辐射能量后，通过分子偶极高速旋转产生内热效应，加热快，能量转换效率高。风机的推动，加快了溶剂的挥发与回收。

3、降低干燥成本，环境污染小：通过循环冷却能有效回收有机溶剂，挥发到系统外的气体少，对环境污染小。

4、适用面广：可用于对气凝胶半成品等多孔材料、纤维制品半成品材料进行快速干燥，也可用于其它易燃易爆介质的干燥回收。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的微波加热设备的结构示意图；

图3为本发明中的微波加热设备的外框示意图；