固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及分析檢測(cè)設(shè)備，特別是涉及一種固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中一般要將固態(tài)反應(yīng)物溶解后再進(jìn)行反應(yīng)。固體在溶液中的溶解過程可以是化學(xué)過程，也可以是物理過程。本案中所述溶解，固體與溶液的比例一定小于該固體在該條件下在該溶液中的溶解度，因此能夠以無固體殘留為判斷溶解結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。本案中所述完全溶解，指的是固體粉末加入到液體中，經(jīng)過一定的變化后，形成唯一的均勻液相溶液的狀態(tài)。
[0003]—定量的固體物質(zhì)在給定條件下與給定的溶液中完全溶解所需要的時(shí)間，在此我們簡(jiǎn)稱為溶解時(shí)間。用固體物質(zhì)的重量除以溶解完成的時(shí)間，作為該條件下固體溶解的平均速率，簡(jiǎn)稱溶解速率(速度)。因而，本文中所稱溶解速度，較通?；瘜W(xué)定義中的溶解速度范疇更窄。
[0004]目前我國(guó)化學(xué)工業(yè)水平正日新月異地發(fā)展著，新產(chǎn)品、新生產(chǎn)方法和新工藝層出不窮，連續(xù)化、自動(dòng)化、高效生產(chǎn)是化工行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)與方向之一?？s短溶解時(shí)間就能夠減少設(shè)備投入，提高生產(chǎn)線產(chǎn)能，所以物質(zhì)的溶解時(shí)間越來越受到企業(yè)的重視。但目前，并沒有一種可靠的、準(zhǔn)確地測(cè)量物質(zhì)溶解時(shí)間的裝置。另外，對(duì)于化學(xué)組成相同的物質(zhì)，其晶體結(jié)構(gòu)或形貌等物理狀態(tài)不同，也會(huì)對(duì)溶解速率造成極大影響，生產(chǎn)企業(yè)在選擇原料的時(shí)候，亟需一種可靠的裝置來測(cè)定不同來源的物料的溶解時(shí)間。所以，有必要在科學(xué)方法的指導(dǎo)下，開發(fā)一種合適的溶解時(shí)間測(cè)試裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]基于此，有必要提供一種固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置。
[0006]一種固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置，包括通過管道依次連通形成環(huán)路的溶解池、循環(huán)栗和光學(xué)檢測(cè)池，以及分別設(shè)置在所述光學(xué)檢測(cè)池兩側(cè)的光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器，所述光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光路通過所述光學(xué)檢測(cè)池后被所述光學(xué)接收器接收。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)檢測(cè)池與光學(xué)發(fā)射器之間還設(shè)置有光學(xué)透鏡，所述光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光路依次通過所述光學(xué)透鏡和光學(xué)檢測(cè)池后被所述光學(xué)接收器接收。通過設(shè)置光學(xué)透鏡進(jìn)行激光的準(zhǔn)直、單色、偏振或者改變方向等，提高裝置的實(shí)用性。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)接收器包括透射光接收器和散射光接收器，所述光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的光路通過所述光學(xué)檢測(cè)池后分為透射光和散射光，所述透射光被所述透射光接收器接收，所述散射光被所述散射光接收器接收。
[0009]透射光接收器為主要的光學(xué)檢測(cè)傳感器，通過透射光的變化，基本可以滿足對(duì)溶解速率的測(cè)量，散射光傳感器是輔助傳感器，能夠獲得溶解過程中的微粒變化的更多信息，例如固體微粒粒徑的變化等。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述透射光接收器和散射光接收器分別任選自(XD、CMOS或光電倍增管，最小時(shí)間分辨小于或等于200ms。
[0011 ] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)檢測(cè)池為石英玻璃檢測(cè)池。石英玻璃為耐腐蝕、高硬度、耐熱的透明材料，可保證測(cè)試的準(zhǔn)確度，同時(shí)提高檢測(cè)裝置的使用壽命。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)發(fā)射器為單波長(zhǎng)激光器或可調(diào)波長(zhǎng)激光器?？梢罁?jù)實(shí)際使用時(shí)的測(cè)量體系進(jìn)行選擇。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述溶解池包括池體、池蓋和攪拌裝置，所述池體外側(cè)設(shè)置有控溫裝置、超聲裝置或壓力控制裝置中的一種或多種。
[0014]所述溶解池可用耐溶液腐蝕材料制成，并且要能夠承受一定的溫度和壓力，根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境，可以選擇石英玻璃、不銹鋼、工程塑料等材質(zhì)，溶解池蓋可以與池體材質(zhì)相同，也可以不同，池蓋與池體之間要能夠密封并承受一定壓力。
[0015]所述控溫裝置和壓力控制裝置能夠?qū)θ芙獬刂械膲毫蜏囟冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)行加壓、減壓、加熱或者降溫操作；所述超聲裝置主要功能是利用超聲波將結(jié)塊、團(tuán)聚在一起的固體粉末微粒打散，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
[0016]所述攪拌裝置可具體為配套的螺旋槳攪拌器和電機(jī)，用于提供溶解池內(nèi)部的溶液強(qiáng)對(duì)流攪拌，電機(jī)需要扭矩比較高，或者通過調(diào)速器來提高扭矩，保證在溶液粘度很大的時(shí)候，仍然能夠提供很好的攪拌能力?？稍O(shè)置于便于對(duì)溶解池中溶液進(jìn)行攪拌的任意位置，優(yōu)選為設(shè)置在所述池體的底部。
[0017]所述池體內(nèi)腔上部還可以設(shè)置具有觸發(fā)裝置的固體粉末樣品盒。固體粉末樣品盒能夠通過觸發(fā)裝置(如電傳動(dòng)組件)將樣品盒中的粉末傾瀉出來，所述固體粉末樣品盒優(yōu)選為能夠從內(nèi)腔壁上拆卸下來，裝載了固體粉末樣品后，再安裝回原位。
[0018]所述溶解池外還可以包括外殼，一般可以用多層保溫、吸音結(jié)構(gòu)的材料制作，不要求很高的氣密性能，外層可兼顧一定的美觀。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控溫裝置為半導(dǎo)體加熱器、半導(dǎo)體制冷片或水循環(huán)管路(包括冷、熱水循環(huán)管路)中的一種或多種；所述超聲裝置為超聲波發(fā)生器；所述壓力控制裝置為抽氣栗和/或壓縮氣瓶。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述池體的內(nèi)腔的主體結(jié)構(gòu)為圓柱形或橢圓柱形。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，該檢測(cè)裝置還包括與所述溶解池、循環(huán)栗、光學(xué)檢測(cè)池、光學(xué)發(fā)射器和光學(xué)接收器進(jìn)行通訊的微處理器，以及連接所述微處理器的計(jì)算機(jī)終端。
[0022]本實(shí)用新型的原理與優(yōu)點(diǎn)如下:
[0023]—定量的固體物質(zhì)在溶液中完全溶解所需要的時(shí)間(溶解速率)和諸多條件(因素)有關(guān)。包括:
[0024]1、溶解反應(yīng)的外部條件，包括溫度、壓力、溶液攪拌(交換)速率等外力作用。對(duì)于指定的化工流程，這些參數(shù)一般都和設(shè)備有關(guān)，往往是固定不變的。
[0025]2、固體物質(zhì)的顆粒大小，比表面等。顆粒越小，則比表面越大，在溶解過程中與溶液的接觸反應(yīng)面積越大，溶解時(shí)間就越短。工業(yè)上為了縮短溶解時(shí)間，常常采用粉末狀固體而不是塊狀固體作為原料。
[0026]3、溶解速率和溶液的狀態(tài)有關(guān)，如溶劑的性質(zhì)、溶液組成，待溶成分在溶液中的濃度，固體與溶液的比例等等。對(duì)于指定的化工過程，這些參數(shù)一般也都是固定不變的。
[0027]本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置充分考慮了上述影響因素，提供了一種準(zhǔn)確測(cè)量固體粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置。該裝置不受溶液或固態(tài)粉末微粒的顏色、吸光度、物化狀態(tài)或性質(zhì)等因素影響，通過外加攪拌、加熱、加壓等裝置來模擬實(shí)際工業(yè)操作條件，具有很廣闊的應(yīng)用空間，且不會(huì)改變樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)無損在線監(jiān)測(cè)，特別適合應(yīng)用于自動(dòng)化程度較高或需要精密控制的化工、材料制造領(lǐng)域的相關(guān)工序。
[0028]本實(shí)用新型的原理在于利用一定波長(zhǎng)的激光穿透正在發(fā)生溶解反應(yīng)的懸濁液，激光被懸濁液中的固體微粒反射和折射發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象，收集通過懸濁液后的激光強(qiáng)度信號(hào)，利用夫瑯禾費(fèi)衍射和米氏散射理論進(jìn)行分析，記錄激光透過率、激光散射光斑強(qiáng)度等隨時(shí)間的變化，能夠得到懸濁液中固態(tài)粉末微粒粒徑大小和微粒在懸濁液中的含量隨時(shí)間的變化曲線，直到懸濁液中固態(tài)微粒完全溶解完畢，激光能夠直接穿透溶液而不再被折射或散射，激光強(qiáng)度不被削弱，繪制接收光強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系曲線，就能夠準(zhǔn)確判斷固體物質(zhì)完全溶解所消耗的時(shí)間。主要操作流程如下:
[0029]首先按照設(shè)定的量在物理天平或者精密數(shù)字天平上精確測(cè)量待測(cè)固體粉末的重量，然后將固體粉末裝入樣品盒中，并且將樣品盒放置在溶解池中設(shè)定的位置；然后用量筒等量具量取一定量的溶液，加入溶解池中；隨即關(guān)上溶解池蓋，設(shè)定進(jìn)行溶解測(cè)定的溫度和壓力，打開攪拌裝置，當(dāng)溫度和壓力都達(dá)到設(shè)定值后，運(yùn)行循環(huán)栗，使溶液在溶解池和光學(xué)檢測(cè)池之間循環(huán)流動(dòng)；溶液流動(dòng)穩(wěn)定后，光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)打開，進(jìn)行光路、光強(qiáng)度校準(zhǔn)和背景測(cè)試等；然后固體樣品盒在觸發(fā)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)作用下，將所盛有的所有固體粉末一次性加入溶解槽中，保持?jǐn)嚢韬腿芤貉h(huán)，光學(xué)系統(tǒng)開始記錄透射光、散射光等光信號(hào)隨時(shí)間的變化，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過軟件作圖，即可根據(jù)上述原理軟件系統(tǒng)或人為判斷達(dá)到溶解反應(yīng)終點(diǎn)，得出待測(cè)固體粉末的溶解時(shí)間或溶解速率。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0031]本實(shí)用新型所述固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置，通過各部件的合理設(shè)置，提供了一種能夠準(zhǔn)確測(cè)量固體粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置，測(cè)試不受溶液或固態(tài)粉末微粒的顏色、吸光度、物化狀態(tài)或性質(zhì)等因素影響，準(zhǔn)確，可靠；通過外加攪拌、加熱、加壓等裝置來模擬實(shí)際工業(yè)操作條件，具有很廣闊的應(yīng)用空間，且不會(huì)改變樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)無損在線監(jiān)測(cè)，特別適合應(yīng)用于自動(dòng)化程度較高或需要精密控制的化工、材料制造領(lǐng)域的相關(guān)工序。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型所述固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本實(shí)用新型所述溶解池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本實(shí)用新型所述壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本實(shí)用新型所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為利用本實(shí)用新型所述固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量的流程圖；
[0037]圖6為本實(shí)用新型所述固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置實(shí)測(cè)碳酸鈣在稀鹽酸中溶解的測(cè)試結(jié)果圖，其中，
[0038]1-外溶解池體；2-外溶解池蓋；3-內(nèi)溶解池體；4_內(nèi)溶解池蓋；5-內(nèi)腔；6-固體粉末樣品盒；7_控溫裝置；8_超聲裝置；9_螺旋槳攪拌器；10_溶解池出水管；11_電機(jī)；12-溶解池進(jìn)水管；13_光學(xué)發(fā)射器；14_光學(xué)透鏡組；15_光學(xué)檢測(cè)池進(jìn)水管；16_光學(xué)檢測(cè)池；17_光學(xué)檢測(cè)池出水管；18_散射光接收器；19_透射光接收器；20_連接氣管；21_壓力傳感器；22_電控閥門；23_壓縮氣瓶；24_真空抽氣栗。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的固態(tài)粉狀物質(zhì)在溶液中溶解時(shí)間的檢測(cè)裝置作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0040]實(shí)施例<