[实用新型]制备纳米四氧化三铁的系统

说明书

本实用新型公开了一种制备纳米四氧化三铁的系统，该系统包括：混合装置，具有三价铁盐溶液入口、二价铁盐溶液入口和混合铁盐溶液出口；共沉淀装置，具有混合铁盐溶液入口、沉淀剂入口、表面活性剂入口和反应液出口；分散装置，具有反应液入口和分散液出口；过滤洗涤装置，具有分散液入口、洗涤液入口、滤液出口和滤饼出口；低温冷冻干燥装置，具有浆化后滤饼入口和纳米四氧化三铁出口，所述浆化后滤饼入口与所述滤饼出口相连。该系统在共沉淀过程中引入表面活性剂，同时采用低温冷冻干燥的方式对浆化滤饼进行处理，可显著降低团聚现象的发生，得到颗粒粒径大小分布均匀的纳米四氧化三铁。

技术领域

本实用新型属于磁性纳米材料领域，具体而言，本实用新型涉及制备纳米四氧化三铁的系统。

背景技术

磁性纳米材料的比表面积大，表面官能团丰富，具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特点，应用十分广泛。纳米磁性材料Fe₃O₄同时含有Fe²⁺和Fe³⁺，化学性质稳定，粒径最小可达几纳米，催化活性高，可用于涂料、水处理、塑料、皮革等多种行业。

目前国内外制备纳米Fe₃O₄材料的方法主要有沉淀法、机械球磨法、热分解法、电化学沉积法、微乳液法、水热法和溶胶-凝胶法等。这些制备方法原理不同，操作方式不同，得到的产品的形貌和性能相差甚大。

机械球磨法通过物理研磨和挤压制备纳米Fe₃O₄，该方法易于操作，但是所制备的颗粒纯度低且粒径大小不够均匀；水热法是在高温高压作用下，使溶剂中铁的氧化物发生化学反应，生成纳米Fe₃O₄，可实现对产物形貌的控制，但设备操作要求较高。共沉淀法制备周期短、条件温和、成本低且工艺设备操作简单，是制备纳米Fe₃O₄的主流方法，但传统的共沉淀法制备纳米Fe₃O₄磁性材料，对成核和结晶过程的控制模糊，晶体生长过程往往伴随着晶核的聚集，导致产品团聚现象明显，颗粒粒径大小分布不均。现有的采用共沉淀法和双模分散法制备出平均粒径为10-20nm的Fe₃O₄，成本较高，且膜组件的操作条件比较严苛，可操作性较差。

因此，现有制备纳米四氧化三铁的工艺有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种制备纳米四氧化三铁的系统。该系统在共沉淀过程中引入表面活性剂，同时采用低温冷冻干燥的方式对浆化滤饼进行处理，可显著降低团聚现象的发生，得到颗粒粒径大小分布均匀的纳米四氧化三铁。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备纳米四氧化三铁的系统，根据本实用新型的实施例，该系统包括：

混合装置，所述混合装置具有三价铁盐溶液入口、二价铁盐溶液入口和混合铁盐溶液出口；

共沉淀装置，所述共沉淀装置具有混合铁盐溶液入口、沉淀剂入口、表面活性剂入口和反应液出口，所述混合铁盐溶液入口与所述混合铁盐溶液出口相连；

分散装置，所述分散装置具有反应液入口和分散液出口，所述反应液入口与所述反应液出口相连；

过滤洗涤装置，所述过滤洗涤装置具有分散液入口、洗涤液入口、滤液出口和滤饼出口，所述分散液入口与所述分散液出口相连；

低温冷冻干燥装置，所述低温冷冻干燥装置具有浆化后滤饼入口和纳米四氧化三铁出口，所述浆化后滤饼入口与所述滤饼出口相连。