[实用新型]一种制备纳米材料的超重力场微反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于化工反应技术领域，特别涉及一种制备纳米材料的超重力场微反应器。

背景技术

纳米材料近年来备受重视，凭借其不同于常规材料特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等在诸多领域显示出重要的应用价值。

在纳米材料制备过程中，颗粒成核特征时间t_N为1ms级，微观混合均匀化特征时间t_m＝k_m(v/ε)^1/2(k_m是常数)，为保证粒度的高分散性和分布均匀，要求t_m<t_N，而在常规机械搅拌槽式反应器中，t_m＝5～50ms，大于t_N，因此严重影响成核效果。为解决上述问题，制备粒度高度分散和分布均匀的纳米材料，相继开发了气相沉积法、等离子体法、超重力法、超声法、微波法以及微反应器法等制备方法。其中，微反应器法凭借微尺度效应，将化学反应限制在有限的空间内，通过增大体表面积，缩短反应物接触距离，使传质速度极大提高，进而t_m<t_N，使得制备的纳米材料粒度具有高度的分散性、良好分布均匀性、细化和可控性，受到了广泛的关注。

目前制备纳米材料的微反应器主要有膜孔型、T型、Y型、水力学聚焦型、薄层交叉型、重组型、多支流注入型、外场力耦合型。但这些微反应器在工业化应用过程中仍存在两个问题：一是处理量小，工业化放大困难，由于微通道或膜孔尺度通常在微米级，流通量受到限制，单通道处理量极小，为达到工业化处理量，通常将微反应器平行放大，而当微通道数量急剧增加后，微反应器的检测和控制复杂程度会增加；二是微通道或膜孔容易堵塞，难以清洗处理，微反应器一般是将众多微通道或膜孔集成在封闭腔室内，且微通道内径或膜孔孔径窄，反应形成的纳米颗粒物或原料中的杂质易造成微通道堵塞，清洗困难。为了防止堵塞，一般是通过外部连接处理装置，如Lonza等设计的Flow Plate微反应器，通过外部连接超声装置，对流体内部产生超声空化作用，以此防止堵塞，但是通过外部连接装置防止堵塞造成结构复杂，成本增加，不利于工业化推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备纳米材料的超重力场微反应器，在保持纳米材料具有高分散性、颗粒分布均匀的同时，增大处理量并避免微反应组件堵塞，以满足化工领域基于液相沉淀法制备纳米材料的工业化生产需要。

本实用新型所述制备纳米材料的超重力场微反应器，包括微反应组件、设置有出料口的接料槽、第一电机、传动系统、进料系统和支撑系统；所述微反应组件由上盘和下盘组成，上盘底面分布有微形槽，上盘底面的中心部位设置有缓冲槽，下盘顶面分布有微形槽，下盘的中心部位设置有进料微孔道，所述进料微孔道的数量≥形成反应产物的原料液种类；所述传动系统包括变速器、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴、第一同步带、齿轮传动副、第二同步带和多个用于与各传动轴组合的轴承组件，第一同步带由第一同步带主动轮、第一同步带从动轮和第一传动带组成，齿轮传动副由主动齿轮和从动齿轮组成，第二同步带由第二同步带主动轮、第二同步带从动轮和第二传动带组成，第四传动轴的轴体内设置有贯穿上端面的进料通道，所述进料通道的数量与下盘中心部位设置的进料微孔道数量相同；

所述支撑系统包括底部框架、中部框架、上部框架、第一支座和接头体，所述接头体设置有与第四传动轴下部段匹配的中心孔，该中心孔内壁安装有与四传动轴组合的轴承并设置有与第四传动轴轴体内的进料通道位置匹配且数量相同的进料腔室，所述进料腔室处设置有贯穿中心孔内壁和外壁的进料口，所述轴承与进料腔室之间设置有密封圈；所述进料系统由接头体上设置的进料口和进料腔室，第四传动轴的轴体内设置的进料通道及下盘中心部位设置的进料微孔道组成。

上述构件的组合方式：