專利名稱：一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及納米材料制備設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Mg(OH)2是一種重要的化工產(chǎn)品和中間體，在環(huán)保、醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、化工、石化、 電子等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用和需求。特別是近年來，納米Mg(OH)2作為一種對環(huán)境友好的環(huán)保型綠色阻燃劑因其具備無毒、高效、抑煙、無公害等優(yōu)點，已成為了未來阻燃劑發(fā)展的趨勢。我國是鎂資源大國，對發(fā)展Mg(OH)Jl燃劑十分有利；但是在生產(chǎn)技術(shù)上卻非強國，在高端鎂系材料的開發(fā)和應(yīng)用方面，與發(fā)達(dá)國家還存在較大差距。因此，在我國開展鎂資源的應(yīng)用研究，特別是在制約納米Mg (OH) 2阻燃劑價格和應(yīng)用的制備技術(shù)方面加大技術(shù)攻關(guān)力度， 縮小我國在鎂系材料的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)方面與世界發(fā)達(dá)國家的差距，具有獨特的意義和價值。納米Mg(OH)2的制備方法主要有沉淀法、水熱法、溶劑熱法、超重力法、微乳液法、 鼓泡法等。比較而言，以可溶性鎂鹽或制鹽副產(chǎn)的苦鹵水為原料，加入堿類物質(zhì)制備納米 Mg(OH)2W沉淀法具有操作簡單、原料來源廣的優(yōu)點，也是目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)上廣泛采用的方法。如果選用制鹽副產(chǎn)物苦鹵水(MgCl2 · 6H20)作為鎂源，NaOH作為堿源按如下方程式反應(yīng)制備納米Mg (OH)2 MgCl2 + 2Na0H = Mg(OH)2 J, + 2NaCl則反應(yīng)的副產(chǎn)物仍然是NaCl。因此，本工藝如與制鹽工業(yè)相結(jié)合，利用制鹽副產(chǎn)物生產(chǎn)納米Mg (OH)2阻燃劑，反應(yīng)的副產(chǎn)物又可循環(huán)用來制鹽，這樣就不會產(chǎn)生任何工業(yè)廢料，沒有環(huán)境污染，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。但是，這一制備工藝在傳統(tǒng)的釜式生產(chǎn)操作中存在很多困難，由于鎂鹽加堿生成Mg(OH)2的反應(yīng)速度非?？?，反應(yīng)物一旦接觸反應(yīng)就迅速進(jìn)行完全；并且強極性的納米 Mg(OH)2粒子又極易形成連續(xù)膠結(jié)。要制得高品質(zhì)的納米Mg(OH)2，反應(yīng)的前提就首先要求反應(yīng)物料在瞬間就要達(dá)到微觀水平的均勻混合，從而在溶液中大量均勻形核，隨后又要迅速將晶核從溶液中分離出來，抑制晶核的進(jìn)一步生長。而在釜式反應(yīng)設(shè)備中，由于機(jī)械攪拌的混合和分散強度低，其強化傳質(zhì)使物料均勻混合的速度遠(yuǎn)低于反應(yīng)速度，攪拌強度也遠(yuǎn)不足以分散已團(tuán)聚的納米粉體聚集體，更談不上控制納米粉體制備過程中的形核與生長階段。以致釜式沉淀法制備納米Mg(OH)2存在嚴(yán)重的產(chǎn)物顆粒不均勻、尺寸分布寬、團(tuán)聚嚴(yán)重、 形貌難以控制等問題?？梢?，強化反應(yīng)過程中的傳質(zhì)，實現(xiàn)物料間的瞬間均勻混合；嚴(yán)格控制區(qū)分形核與生長階段；以及提高分散強度就成了決定最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步，而這些正是釜式反應(yīng)方式所根本無法提供的。因此，必須改變思路，針對合成納米氫氧化鎂反應(yīng)的具體要求，以及這一類快速反應(yīng)的共性要求，研制新的納米粉體合成設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容[0007]本實用新型的目的是以制備納米氫氧化鎂為例，提供一種適用于快速反應(yīng)制備納米粉體的反應(yīng)系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案本實用新型公布了一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)由至少兩套供料裝置，反應(yīng)裝置和儲料槽構(gòu)成；供料裝置與反應(yīng)裝置相連，反應(yīng)裝置與儲料槽相連。所述供料裝置包括物料槽和恒流泵。所述的反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器，固定在反應(yīng)容器中的超聲波探頭，超聲波控制系統(tǒng)，在與反應(yīng)容器相接的一端相結(jié)合的兩條進(jìn)料管道，設(shè)在反應(yīng)容器內(nèi)中部的集料槽，與集料槽連接的出料口 ；所述的超聲波探頭包括超聲波換能器和變幅桿；所述超聲波探頭通過密封環(huán)緊密固定在反應(yīng)容器中。所述的兩條進(jìn)料管道之間形成60_180°C的夾角。由于采用以上技術(shù)方案，本實用新型的有益效果在于本實用新型提供了一種適合工業(yè)化生產(chǎn)的、連續(xù)化制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)。本實用新型的關(guān)鍵技術(shù)是利用反應(yīng)液流的高速撞擊實現(xiàn)反應(yīng)物料的初級傳質(zhì)混合；利用探頭式超聲波在小容器中完成反應(yīng)物料的微觀均勻混合和反應(yīng)，同時超聲波還具有促進(jìn)結(jié)晶、防止納米氫氧化鎂團(tuán)聚、均一化顆粒形貌和尺寸等作用；并且采用連續(xù)化的反應(yīng)操作模式實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模化和穩(wěn)定性要求。本實用新型的反應(yīng)系統(tǒng)，能夠有效的將氫氧化鎂反應(yīng)的形核過程和晶核生長過程分開，具有混合速度快、傳質(zhì)能力強、能有效防止納米顆粒團(tuán)聚、能耗低、容易放大、操作控制性強、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好等多方面的優(yōu)勢，特別適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

圖1是本實用新型實施例中反應(yīng)系統(tǒng)示意圖；其中，1為物料槽、2為恒流泵、3為反應(yīng)裝置、4為儲料槽。圖2是本實用新型實施例中反應(yīng)裝置示意圖；其中，5為進(jìn)料管道、6為集料槽、7為出料口、8為變幅桿、9為超聲波換能器、10為密封環(huán)、11為超聲波控制系統(tǒng)、12為反應(yīng)容器。
具體實施方式
下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下實施例僅僅對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明，不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。實施例1如圖1所示，一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)由至少兩套供料裝置，反應(yīng)裝置 (3)和儲料槽(4)構(gòu)成；供料裝置與反應(yīng)裝置(3)相連，反應(yīng)裝置(3)與儲料槽(4)相連。 所述供料裝置包括物料槽(1)和恒流泵(2)。 如圖2所示，所述的反應(yīng)裝置(3)包括反應(yīng)容器(12)，固定在反應(yīng)容器(12)中的超聲波探頭，超聲波控制系統(tǒng)(11 )，在與反應(yīng)容器(12)相接的一端相結(jié)合的兩條進(jìn)料管道 (5)，設(shè)在反應(yīng)容器內(nèi)中部的集料槽(6)，與集料槽(6)連接的出料口(7);所述的超聲波探頭包括超聲波換能器(9)和變幅桿(8);所述超聲波探頭通過密封環(huán)(10)緊密固定在反應(yīng)容器(12)中。兩條進(jìn)料管道(5)之間形成60-180°C的夾角。[0023]物料槽(1)經(jīng)管道和恒流泵(2 )與反應(yīng)裝置(3 )的進(jìn)料管道(5 )相連。反應(yīng)裝置(3)通過出料口(7)和管道與儲料槽(4)相連。本實用新型的工作原理是可溶性鎂鹽和堿液分別儲存在不同的物料槽中，分別經(jīng)輸送管道和恒流泵與反應(yīng)裝置的進(jìn)料管道連接。因此，反應(yīng)液流在兩進(jìn)料管道的結(jié)合處高速撞擊接觸，實現(xiàn)反應(yīng)物料的初級混合傳質(zhì)。隨后，初級混合的物料迅速進(jìn)入反應(yīng)容器， 反應(yīng)容器的容積根據(jù)超聲波所能有效覆蓋的范圍，優(yōu)選在0. 3-1. 5L間調(diào)整；反應(yīng)容器中的物料受到由超聲波換能器和變幅桿組成的超聲波探頭的輻射，完成反應(yīng)物料的微觀均勻混合和反應(yīng)；所述超聲波探頭通過密封環(huán)緊密連接在連續(xù)反應(yīng)容器中，方便反應(yīng)容器的清洗和維護(hù)；所述超聲波探頭的頻率和功率由控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，頻率優(yōu)選為20-100kHz，功率優(yōu)選為50-800W ；超聲波頻率和功率根據(jù)反應(yīng)液濃度和產(chǎn)物粒徑調(diào)整。隨反應(yīng)液濃度增加，超聲波頻率和功率加大；所需產(chǎn)物粒徑越小，相應(yīng)的超聲波頻率和功率就要增加。在反應(yīng)裝置中反應(yīng)完全的漿料從充滿的反應(yīng)容器溢流入集料槽中，最終從出料口直接流入到儲料槽中。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于由至少兩套供料裝置、反應(yīng)裝置 (3)和儲料槽(4)構(gòu)成；供料裝置與反應(yīng)裝置(3)相連，反應(yīng)裝置(3)與儲料槽(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述供料裝置包括物料槽(1)和恒流泵⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于所述的反應(yīng)裝置(3)包括反應(yīng)容器(12)，固定在反應(yīng)容器(12)中的超聲波探頭，超聲波控制系統(tǒng)(11)，在與反應(yīng)容器(12) 相接的一端相結(jié)合的兩條進(jìn)料管道(5)，設(shè)在反應(yīng)容器(12)內(nèi)中部的集料槽(6)，與集料槽 (6)連接的出料口(7);所述的超聲波探頭包括超聲波換能器(9)和變幅桿(8);所述超聲波探頭通過密封環(huán)(10)緊密固定在反應(yīng)容器(12)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于兩條進(jìn)料管道(5)之間形成 60-180°C的夾角。
專利摘要本實用新型涉及一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)系統(tǒng)。采用的技術(shù)方案是反應(yīng)系統(tǒng)由供料裝置，反應(yīng)裝置和儲料槽構(gòu)成；供料裝置與反應(yīng)裝置相連，反應(yīng)裝置與儲料槽相連。所述供料裝置包括物料槽和恒流泵。所述的反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器，固定在反應(yīng)容器中的超聲波探頭，超聲波控制系統(tǒng)，與反應(yīng)容器相接的兩條進(jìn)料管道，設(shè)在反應(yīng)容器內(nèi)的集料槽及與其連接的出料口。本實用新型能夠有效的將制備納米粉體的形核過程和晶核生長過程分開，具有混合速度快、傳質(zhì)能力強、防止納米顆粒團(tuán)聚、能耗低、易放大、操作控制性強、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好等多方面的優(yōu)勢；制備的納米粉體形貌均一、尺寸分布窄、分散性好，特別適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B82Y40/00GK202080903SQ20112017893
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者陳冬梅, 陳國榮 申請人:營口沃科瑞科技有限公司