一種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備及其應(yīng)用，屬于液滴微球制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微液滴具有體積小、液滴間無擴(kuò)散、可避免液滴間的交叉污染、反應(yīng)條件穩(wěn)定、混合可控等諸多優(yōu)異的性能而被越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)機(jī)械攪拌、膠體磨等方法獲得的液滴粒徑均一性(單分散性)較差；基于水動(dòng)力學(xué)的微流體技術(shù)是目前制造單分散微液滴的主要方法，但其速率處于ml/h級(jí)別，雖然可以通過集成微通道提高微液滴生長(zhǎng)速率，達(dá)到Ι/h的量級(jí)仍具有一定的難度、且多通道間的相互影響較大，降低了系統(tǒng)的操控性及生產(chǎn)連續(xù)性，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需要的產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)具有快速高效、高自動(dòng)化、且連續(xù)生產(chǎn)能力的微液滴生產(chǎn)設(shè)備。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]—種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備，所述設(shè)備包括分散相進(jìn)料裝置、連續(xù)相進(jìn)料裝置、連續(xù)相壓力罐和旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置，所述連續(xù)相壓力罐的頂部與連續(xù)相進(jìn)料裝置連通，所述連續(xù)相壓力罐的底部設(shè)有卸料口，在所述連續(xù)相壓力罐的側(cè)壁上從上至下設(shè)有出料口、分散相進(jìn)孔和布風(fēng)孔，所述分散相進(jìn)料裝置與分散相進(jìn)孔連通，所述旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置貫穿設(shè)置于連續(xù)相壓力罐內(nèi)。
[0006]優(yōu)選的，所述分散相進(jìn)料裝置包括由上至下連接的分散相常壓儲(chǔ)料罐、分散相緩沖儲(chǔ)料罐和分散相高壓儲(chǔ)料罐，所述分散相常壓儲(chǔ)料罐和分散相緩沖儲(chǔ)料罐之間、分散相緩沖儲(chǔ)料罐和分散相高壓儲(chǔ)料罐之間均采用雙閥門連通。
[0007]優(yōu)選的，所述連續(xù)相進(jìn)料裝置包括由上而下連接的連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐和連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐，所述連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐和連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐之間、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐和連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐之間均采用雙閥門連通。
[0008]優(yōu)選的，在所述連續(xù)相壓力罐外側(cè)套設(shè)有分散相壓力室和風(fēng)室，所述分散相壓力室和風(fēng)室相互獨(dú)立；所述分散相進(jìn)孔位于分散相壓力室內(nèi)，所述布風(fēng)孔位于風(fēng)室內(nèi)，所述分散相壓力室通過雙閥門與分散相高壓儲(chǔ)料罐連通。
[0009]優(yōu)選的，所述連續(xù)相壓力罐包括上部分的圓柱形罐體和下部分的圓臺(tái)形罐體，所述分散相進(jìn)孔位于圓柱形罐體的側(cè)壁上，所述布風(fēng)孔位于圓臺(tái)形罐體的側(cè)壁上。
[0010]優(yōu)選的，所述設(shè)備還包括卸料罐和出料器，所述卸料罐通過雙閥門與卸料口連通，所述出料器通過雙閥門與出料口連通。
[0011]優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置包括電機(jī)、攪拌軸和旋轉(zhuǎn)槳片，所述攪拌軸貫穿設(shè)置于連續(xù)相壓力罐，所述攪拌軸的上端與電機(jī)連接，所述旋轉(zhuǎn)槳片設(shè)置在位于連續(xù)相壓力罐內(nèi)的攪拌軸上。
[0012]優(yōu)選的，所述連續(xù)相壓力罐的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)分散相進(jìn)孔，多個(gè)分散相進(jìn)孔處于同一水平圓周上。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述分散相進(jìn)孔傾斜設(shè)置，所述分散相進(jìn)孔與垂直面的夾角大于等于0°。
[0014]優(yōu)選的，所述分散相進(jìn)孔的孔徑小于2mm，所述相鄰分散相進(jìn)孔的間距大于等于2倍的分散相進(jìn)孔孔徑。此設(shè)計(jì)的好處在于，利用該設(shè)備可生產(chǎn)粒徑小于2mm的液滴。
[0015]優(yōu)選的，所述連續(xù)相壓力罐的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)布風(fēng)孔，多個(gè)布風(fēng)孔處于同一水平圓周上。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述布風(fēng)孔傾斜設(shè)置，所述布風(fēng)孔與水平面的夾角大于等于10°。
[0017]優(yōu)選的，所述布風(fēng)孔的孔徑小于5mm，所述相鄰布風(fēng)孔的間距大于等于2倍的布風(fēng)孔孔徑。
[0018]優(yōu)選的，所述布風(fēng)孔的風(fēng)速大于0.lm/so
[0019]—種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備的使用方法，包括如下步驟，
[0020]將連續(xù)相和分散相分別加入到連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐和分散相常壓儲(chǔ)料罐內(nèi)，連續(xù)相通過連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐和連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐后進(jìn)入到連續(xù)相壓力罐內(nèi)，與此同時(shí)，分散相通過分散相常壓儲(chǔ)料罐、分散相緩沖儲(chǔ)料罐和分散相高壓儲(chǔ)料罐后進(jìn)入到分散相壓力室內(nèi)，并通過分散相進(jìn)孔射入連續(xù)相壓力罐內(nèi)；
[0021]在連續(xù)相壓力罐內(nèi)，通過布風(fēng)孔向連續(xù)相壓力罐內(nèi)通風(fēng)，電機(jī)啟動(dòng)，旋轉(zhuǎn)槳片旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連續(xù)相使其產(chǎn)生切向速度，連續(xù)相剪切分散相使分散相形成液滴，液滴在自身浮力和風(fēng)的攜帶作用下向上運(yùn)動(dòng)，通過出料口進(jìn)入到出料器內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]1.本發(fā)明通過設(shè)置分散相常壓儲(chǔ)料罐、分散相緩沖儲(chǔ)料罐、分散相高壓儲(chǔ)料罐實(shí)現(xiàn)分散相的帶壓連續(xù)進(jìn)料，以及通過設(shè)置連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐、連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐實(shí)現(xiàn)連續(xù)相的帶壓連續(xù)進(jìn)料，最終實(shí)現(xiàn)原料的連續(xù)供給，保證連續(xù)制備液滴微球，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0024]2.本發(fā)明通過在連續(xù)相壓力罐內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)槳片，使旋轉(zhuǎn)槳片帶動(dòng)連續(xù)相旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生足夠的軸向剪切力，剪切通過分散相進(jìn)孔進(jìn)入連續(xù)相壓力罐內(nèi)的分散相形成液滴，提高了制備液滴微球的速度，同時(shí)，本發(fā)明設(shè)備可用于生產(chǎn)粒徑小于2mm的微液滴。
[0025]3.本發(fā)明通過風(fēng)室供風(fēng)，有助于液滴微球快速進(jìn)入出料器，促進(jìn)了液滴微球的生產(chǎn)速度，實(shí)現(xiàn)本設(shè)備快速高效地生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明快速連續(xù)制備液滴微球的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1中A-A部分的剖面圖；
[0028]圖3為圖2中分散相進(jìn)孔的放大圖；
[0029]圖4為圖1中布風(fēng)孔的放大圖；
[0030]其中:1、分散相進(jìn)料裝置；2、分散相常壓儲(chǔ)料罐；3、雙閥門；4、分散相緩沖儲(chǔ)料罐；5、雙閥門；6、分散相高壓儲(chǔ)料罐；7、雙閥門；8、雙閥門；9、分散相進(jìn)孔；10、布風(fēng)孔；11、雙閥門；12、卸料罐；13、雙閥門；14、風(fēng)室；15、旋轉(zhuǎn)槳片；16、分散相壓力室；17、出料器；18、雙閥門；19、連續(xù)相壓力罐；20、電機(jī)；21、連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐；22、雙閥門；23、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐；24、雙閥門；25、連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐；26、連續(xù)相進(jìn)料裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]本實(shí)施例提供一種快速連續(xù)制備液滴微球的設(shè)備，如圖1所示，該設(shè)備包括分散相進(jìn)料裝置1、連續(xù)相進(jìn)料裝置26、連續(xù)相壓力罐19和旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置，連續(xù)相壓力罐19的頂部與連續(xù)相進(jìn)料裝置26連通，連續(xù)相壓力罐19的底部設(shè)有卸料口，在所述連續(xù)相壓力罐19的側(cè)壁上從上至下設(shè)有出料口、分散相進(jìn)孔9和布風(fēng)孔10，分散相進(jìn)料裝置I與分散相進(jìn)孔9連通，旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置設(shè)置于連續(xù)相壓力罐19內(nèi)。
[0034]其中，分散相進(jìn)料裝置I包括由上而下連接的分散相常壓儲(chǔ)料罐2、分散相緩沖儲(chǔ)料罐4和分散相高壓儲(chǔ)料罐6，分散相常壓儲(chǔ)料罐2和分散相緩沖儲(chǔ)料罐4之間、分散相緩沖儲(chǔ)料罐4和分散相高壓儲(chǔ)料罐6之間均采用雙閥門3、5連通。
[0035]連續(xù)相進(jìn)料裝置26包括由上而下連接的連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐25、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐23和連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐21，連續(xù)相常壓儲(chǔ)料罐25和連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐23之間、連續(xù)相緩沖儲(chǔ)料罐23和連續(xù)相高壓儲(chǔ)料罐21之間均采用雙閥門24、22連通。
[0036]在所述連續(xù)相壓力罐19外側(cè)套設(shè)有分散相壓力室16和風(fēng)室14，分散相壓力室16和風(fēng)室14相互獨(dú)立；分散相進(jìn)孔9位于分散相壓力室16內(nèi)，布風(fēng)孔10位于風(fēng)室14內(nèi)，分散相壓力室16通過雙閥門7與分散相高壓儲(chǔ)料罐6連通，風(fēng)室14通過雙閥門11與外部風(fēng)機(jī)連接。
[0037]另外，該設(shè)備還包括卸料罐12和出料器17，卸料罐12通過雙閥門13與卸料口連通，出料器17通過雙閥門18與出料口連通。
[0038]旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)裝置包括電機(jī)20、攪拌軸和旋轉(zhuǎn)槳片15，攪拌軸貫穿設(shè)置于連續(xù)相壓力罐19，攪拌軸的上端與電機(jī)20連接，旋轉(zhuǎn)槳片15設(shè)置在位于連續(xù)相壓力罐內(nèi)的攪拌軸上。
[0039]連續(xù)相壓力罐19的側(cè)壁上設(shè)有12個(gè)分散相進(jìn)孔9，且12個(gè)分散相進(jìn)孔處于同一水平圓周上。分散相進(jìn)孔9傾斜設(shè)置，分散相進(jìn)孔9與垂直面的夾角為30°。
[0040]分散相進(jìn)孔9的孔徑小于2mm，相鄰分散相進(jìn)孔的間距為6mm。實(shí)際制造過程中，分散相進(jìn)孔的孔徑及分散相進(jìn)孔之間的間距可根據(jù)用戶的生產(chǎn)量進(jìn)行設(shè)置，但相鄰分散相進(jìn)孔的間距最小為分散相進(jìn)孔孔徑的2倍。
[0041]連續(xù)相壓力罐的側(cè)壁上設(shè)有12個(gè)布風(fēng)孔10，且12個(gè)布風(fēng)孔處于同一水平圓周上。布風(fēng)孔10傾斜設(shè)置，布風(fēng)孔10與水平面的夾角為10°。
[0042]布風(fēng)孔10的孔