CN203678371U - 一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，属于冶金设备技术领域。该装置中金属离子溶液储槽通过恒流泵连接超声波发生装置，超声波发生装置连接雾化喷嘴上端一侧，雾化喷嘴上端另一侧连接载流气导入装置，雾化喷嘴的下端口连接石英管反应腔顶端，石英管反应腔从外层到里层设有微波发生装置、透波保温材料层、陶瓷内衬，石英管反应腔底端连接袋式收尘装置一端，袋式收尘装置另一端依次连接有尾气吸收装置、抽气装置，该装置还设有微波加热控温装置。本实用新型利用超声波和微波两种方法的优势相结合，提供了一种可用于纳米粉体制备的喷雾热解设备，该设备气密性良好，易于反应气氛的控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，属于冶金设备技术领域。
背景技术
纳米粉体具有高比表面积、高活性、吸收和散射紫外线能力强等诸多优点，在冶金、化工、电子、环保和能源、磁性材料、精细陶瓷、传感器以及日用化妆品和生物医学等方面得到了开发和应用，显示出诱人的前景。要使纳米粉体材料具有良好的性能，纳米粉末的制备是关键。目前，纳米粉体包括金属氧化物及复合氧化物纳米粉体的制备方法可分为物理方法和化学方法。
物理方法制备金属氧化物及符合氧化物纳米粉体包括物理粉碎法和机械球磨法。物理粉碎法是通过机械粉碎、电火花***等方法得到纳米粒子，其特点是操作简单、成本低、但产品纯度低，颗粒分布不均匀。机械球磨法是控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。该方法具有操作简单、成本低的优点，但同时制备得到的产品纯度低、颗粒分布不均匀。
采用化学方法制备纳米粉体材料是当前研究的热点，它包括气相沉积法、沉淀法和溶胶凝胶法等。
气相沉积法直接利用气体或将物质变成气体，再在气态下发生化学反应，最后再冷却凝聚成纳米颗粒。采用此方法制备的粉体粒径分布较均匀，团聚状况轻，但是这种方法所需设备特殊而昂贵，试样条件控制严格，操作复杂而不成熟。
目前，采用化学沉淀法制备纳米粉体材料的研究较多，采用普通的化工设备，流程简单，较适合于大规模生产，是目前制备纳米粉体的热点方法。但是，阴离子的洗涤困难，粉体易团聚是该方法存在的主要问题。
溶胶凝胶法采用金属盐溶液、沉淀剂和表面活性剂等制备纳米粉体前驱体，再经严格陈化、洗涤、煅烧制备纳米氧化物粉体材料。该工艺优点为制得的纳米粉体粒径均匀，成分稳定，缺点在于工艺复杂、流程长、需要使用添加剂和表面活性剂，不仅增加了成本而且带来废水处理成本高等问题。
传统的喷雾热解法是在一定程度上结合了液相法和气相法制备粉体技术优点的一种工艺方法，一般采用压力喷雾方式将液体打散变为液滴，再导入加热炉腔体内部进行热交换完成干燥和热解过程。这种方法的优点是干燥和热解过程在一个腔体中完成，直接得到产品，无需后续的过滤、洗涤、干燥、粉碎过程，操作简单。但缺点为多采用煤气、天然气或重油作为热源，不仅产生的大量废气须进行单独处理，而且废气带走大量热量，耗能较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置。本实用新型利用超声波和微波两种方法的优势相结合，提供了一种可用于纳米粉体制备的喷雾热解设备。超声波对液体中会由于空化作用产生大量微小气泡，在液体表面上，这些大量细小液滴被抛离液面形成雾滴，且这些雾滴在一定时间内具有球状的空心小液泡结构。微波加热具有由内而外均匀加热、选择性加热、升温速度快、易于控制等优点，可以在短时间内对进入腔体内的超声波雾滴进行快速升温，使空泡状雾滴瞬间干燥后再热解，直接得到纳米粉体。
本实用新型通过以下技术方案实现。
一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，所述装置包括超声波发生装置2、金属离子溶液储槽3、雾化喷嘴4、载流气导入装置5、陶瓷内衬6、微波发生装置7、透波保温材料层8、石英管反应腔9、袋式收尘装置10、尾气吸收装置12和抽气装置13，所述金属离子溶液储槽3通过恒流泵14连接超声波发生装置2，超声波发生装置2连接雾化喷嘴4上端一侧，雾化喷嘴4上端另一侧连接载流气导入装置5，雾化喷嘴4的下端口连接石英管反应腔9顶端，石英管反应腔9从外层到里层设有微波发生装置7、透波保温材料层8、陶瓷内衬6，石英管反应腔9底端连接袋式收尘装置10一端，袋式收尘装置10另一端依次连接有尾气吸收装置12、抽气装置13，该装置还设有微波加热控温装置。
所述石英管反应腔9设有温度传感器1。
所述石英管反应腔9为卧式或竖式。
所述袋式收尘装置10与尾气吸收装置12的连接口处设有滤膜11。.
所述石英管反应腔9外壁为不锈钢材料层。
该超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置的使用方法为：开启超声波发生装置2，通过加热控温装置使石英管反应腔9加热，温度传感器1实时检测温度，当达到反应温度时（300℃~1200℃）时，控制加热控温装置使石英管反应腔9维持该反应温度，在此过程中金属离子溶液从金属离子溶液储槽3中的流入到超声波发生装置2中产生小雾滴，小雾滴通过载流气导入装置5中流出的载流气将小雾滴通入到雾化喷嘴4然后喷到石英管反应腔9中，小雾滴在石英管反应腔9中迅速热解形成纳米粉体，在抽气装置13抽气和重力的作用下，纳米粉体下落到袋式收尘装置10中，小雾滴热解过程中产生的尾气透过滤膜11并流到尾气吸收装置12中，然后被抽气装置13抽出。
上述透波保温材料层8、陶瓷内衬6的作用为当超声波发生装置2不继续加热时，保持石英管反应腔9内部的热量。
本实用新型的有益效果是：(1)设备气密性良好，易于反应气氛的控制；(2)可用于多种金属氧化物及复合金属氧化物纳米粉体的制备；(3)能够通过气氛控制实现纳米粉体材料的多种成分掺杂；(4)能够进行连续生产运行，操作简单，实用性强，生产成本低。
附图说明
图1是本实用新型装置结构示意图；
图中：1-温度传感器，2-超声波发生装置，3-金属离子溶液储槽，4-雾化喷嘴，5-载流气导入装置，6-陶瓷内衬，7-微波发生装置，8-透波保温材料层，9-石英管反应腔，10-袋式收尘装置，11-滤膜，12-尾气吸收装置，13-抽气装置，14-恒流泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，所述装置包括超声波发生装置2、金属离子溶液储槽3、雾化喷嘴4、载流气导入装置5、陶瓷内衬6、微波发生装置7、透波保温材料层8、石英管反应腔9、袋式收尘装置10、尾气吸收装置12和抽气装置13，所述金属离子溶液储槽3通过恒流泵14连接超声波发生装置2，超声波发生装置2连接雾化喷嘴4上端一侧，雾化喷嘴4上端另一侧连接载流气导入装置5，雾化喷嘴4的下端口连接石英管反应腔9顶端，石英管反应腔9从外层到里层设有微波发生装置7、透波保温材料层8、陶瓷内衬6，石英管反应腔9底端连接袋式收尘装置10一端，袋式收尘装置10另一端依次连接有尾气吸收装置12、抽气装置13，该装置还设有微波加热控温装置。
其中石英管反应腔9设有温度传感器1；石英管反应腔9为竖式；袋式收尘装置10与尾气吸收装置12的连接口处设有滤膜11；石英管反应腔9外壁为不锈钢材料层。
实施例2
该超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，所述装置包括超声波发生装置2、金属离子溶液储槽3、雾化喷嘴4、载流气导入装置5、陶瓷内衬6、微波发生装置7、透波保温材料层8、石英管反应腔9、袋式收尘装置10、尾气吸收装置12和抽气装置13，所述金属离子溶液储槽3通过恒流泵14连接超声波发生装置2，超声波发生装置2连接雾化喷嘴4上端一侧，雾化喷嘴4上端另一侧连接载流气导入装置5，雾化喷嘴4的下端口连接石英管反应腔9顶端，石英管反应腔9从外层到里层设有微波发生装置7、透波保温材料层8、陶瓷内衬6，石英管反应腔9底端连接袋式收尘装置10一端，袋式收尘装置10另一端依次连接有尾气吸收装置12、抽气装置13，该装置还设有微波加热控温装置。
其中石英管反应腔9设有温度传感器1；石英管反应腔9为竖式；袋式收尘装置10与尾气吸收装置12的连接口处设有滤膜11；石英管反应腔9外壁为不锈钢材料层。
Claims (5)
1.一种超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，其特征在于：所述装置包括超声波发生装置（2）、金属离子溶液储槽（3）、雾化喷嘴（4）、载流气导入装置（5）、陶瓷内衬（6）、微波发生装置（7）、透波保温材料层（8）、石英管反应腔（9）、袋式收尘装置（10）、尾气吸收装置（12）、抽气装置（13），所述金属离子溶液储槽（3）通过恒流泵（14）连接超声波发生装置（2），超声波发生装置（2）连接雾化喷嘴（4）上端一侧，雾化喷嘴（4）上端另一侧连接载流气导入装置（5），雾化喷嘴（4）的下端口连接石英管反应腔（9）顶端，石英管反应腔（9）从外层到里层设有微波发生装置（7）、透波保温材料层（8）、陶瓷内衬（6），石英管反应腔（9）底端连接袋式收尘装置（10）一端，袋式收尘装置（10）另一端依次连接有尾气吸收装置（12）、抽气装置（13），该装置还设有微波加热控温装置。
2.根据权利要求1所述的超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，其特征在于：所述石英管反应腔（9）设有温度传感器（1）。
3.根据权利要求1所述的超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，其特征在于：所述石英管反应腔（9）为卧式或竖式。
4.根据权利要求1所述的超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，其特征在于：所述袋式收尘装置（10）与尾气吸收装置（12）的连接口处设有滤膜（11）。
5.根据权利要求1所述的超声波雾化-微波热解联合法制备纳米粉体的装置，其特征在于：所述石英管反应腔（9）外壁为不锈钢材料层。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140702 Termination date: 20141127 |
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