[发明专利]一种组装式高通量阶跃乳化装置

说明书

本发明公开了乳化装置领域的一种组装式高通量阶跃乳化装置，包括连续相液池、筒体、分形流体输配板和垫圈；所述连续相液池上方设有上溢流口；所述连续相液池下方设有下溢流口；所述筒体设置于连续相液池内连续相流体液面下方；多个分形流体输配板和多个垫圈交替叠放设置于筒体内；所述分形流体输配板和垫圈中心设有通孔，所述分形流体输配板上设置有树状分形微通道，所述侧壁上的离散相流体出口与树状分形微通道连通；所述分形流体输配板和垫圈中心的通孔与所述离散相流体输入管连通；本发明通过空间叠放的多层分形流体输配板构成三维离散相流体输配网络，配合无需连续相流动的阶跃乳化方式，实现单分散乳液的高通量生产。

技术领域

本发明属于乳化装置技术领域，具体涉及一种组装式高通量阶跃乳化装置。

背景技术

乳液在化学化工、食品工业、医药和环境科学等领域有着广泛的应用。传统的搅拌、喷雾、超声波乳液生成过程中常常伴随着强烈的震荡，以至于所得乳液无论是在单分散性还是结构稳定上都具有不可忽视的缺陷，此外还存在原材料利用率低的缺点。因此迫切需求开发具有高可控性、高制备效率、高原料利用率的乳液生成装置。

与传统的乳液生成工艺设备相比，基于微流控技术乳化能够生成尺寸可控、可调的高度单分散性乳液，是最具有发展前景的乳化技术。同时微流控技术具有高度灵活和快速响应等优良特性，能够减少试剂和能源的消耗。但是，单通道微流控装置存在着乳化速度慢、液滴生成频率低的问题，其产量难以满足工业上的应用。

此外，常规的微流控乳化方式有协流、流动聚焦和T形剪切三种方式，这三种方式均需要连续相流体流动产生的剪切力与界面张力共同作用才能实现乳化，因而生成的乳液产品中离散相液滴占比不高，对连续相的利用率较低。阶跃乳化作为微流控乳化方式，单个的阶跃乳化通道同样存在乳化速度慢、液滴生成频率低的缺点；并且对于低表面张力的离散相流体和连续相流体需要外力来促进液滴的生成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组装式高通量阶跃乳化装置，通过空间叠放的多层分形流体输配板构成三维离散相流体输配网络，配合无需连续相流动的阶跃乳化方式，实现单分散乳液的高通量生产，满足多种领域的液滴量产需求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种组装式高通量阶跃乳化装置，包括连续相液池、筒体、分形流体输配板和垫圈；所述连续相液池上方设有上溢流口，所述上溢流口上设有上阀门；所述连续相液池下方设有下溢流口，所述下溢流口上设有下阀门；

所述筒体设置于连续相液池内连续相流体液面下方；多个分形流体输配板和多个垫圈交替叠放设置于筒体内；所述分形流体输配板和垫圈中心设有通孔，所述分形流体输配板上设置有树状分形微通道，所述树状分形微通道由分形流体输配板中心的通孔向外延伸至所述筒体的侧壁；所述侧壁上设有离散相流体出口；所述离散相流体出口与树状分形微通道连通；所述筒体上设有离散相流体输入管；所述分形流体输配板和垫圈中心的通孔与所述离散相流体输入管连通。

进一步地，所述离散相流体输入管与所述筒体固定连接；所述离散相流体输入管上连接有旋转接头；所述旋转接头上设有传动装置；电机通过传动装置驱动离散相流体输入管转动。

进一步地，所述筒体包括中空圆筒、下盖板和上盖板；所述中空圆筒竖直设置；所述下盖板和上盖板分别设置于所述中空圆筒上下两侧；所述离散相流体输入管固定连接于所述上盖板，并与中空圆筒连通。

进一步地，所述上溢流口和下溢流口上设有收集皿。

进一步地，分形流体输配板和垫圈中心的通孔直径相等；所述分形流体输配板和垫圈的外径与中空圆筒的内径相等。

进一步地，所述树状分形微通道设有n级分支通道，第i级分支通道的数量为2ⁱ×m，i≤n；其中，m表示0级分支通道的数量。