專利名稱：超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種反應(yīng)器，具體涉及一種超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，可應(yīng)用于多 種液液和液固反應(yīng)過程。
背景技術(shù)：
在材料制備過程中，原料的定量進(jìn)料、原料間的均勻混合以及產(chǎn)品的分離對最終 產(chǎn)品的質(zhì)量會產(chǎn)生很重要的影響，尤其是對于瞬時發(fā)生的反應(yīng)或者有固體參與的反應(yīng)。因 此，對進(jìn)料裝置和攪拌裝置以及分離裝置都提出了非常高的要求。常規(guī)的滴加和傾倒都很 難對進(jìn)料量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，且常規(guī)的攪拌裝置往往不能使原料達(dá)到均勻分散。傳統(tǒng)的固液 分離裝置，如布氏漏斗和離心分離器等，工藝落后，操作效率低，且對超細(xì)懸浮顆粒分離效 果差，回收率低，影響目標(biāo)產(chǎn)品的效益；即使存在一些好的分離裝置，也是和反應(yīng)裝置分開 的，打斷了過程的連續(xù)性，增加了生產(chǎn)工序，且固液分離過程中，溫度易發(fā)生變化，可能使體 系組分發(fā)生變化，影響目標(biāo)產(chǎn)品的產(chǎn)量。專利“超聲強(qiáng)化超臨界或亞臨界流體萃取裝置”(CN 201186169Y)中利用超聲作用 可以直接提高萃取效率和加快反應(yīng)速度。專利“超聲波膜反應(yīng)器”(CN2725151Y)，該裝置可 用以處理難以生化降解的有機(jī)廢水以及醫(yī)院廢水。專利“膜管和反溶劑法耦合的超細(xì)粉體 制備與濃縮裝置”(CN201431800)中設(shè)計了膜管和反溶劑法耦合的超細(xì)粉體制備與濃縮裝 置，該裝置利用利用膜管進(jìn)行均勻加料，可有效控制粉體的結(jié)構(gòu)和粒徑，利用膜管進(jìn)行分離 濃縮，可以解決微納米材料難以分離的難點。以上的專利在裝置中都集成了膜或者超聲裝置，有效地提高了制備或分離的效 率。這些裝置都只適用于特定的反應(yīng)。因此，開發(fā)適用于大多數(shù)的液液反應(yīng)或固液反應(yīng)，對 進(jìn)料、攪拌、反應(yīng)以及出料都能有效控制的反應(yīng)器是非常必要的。
發(fā)明內(nèi)容針對上述存在的技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng) 器。它能準(zhǔn)確控制體系的進(jìn)料流量、反應(yīng)溫度、攪拌速度以及產(chǎn)品與反應(yīng)液的分離。保證了 過程的可控性和準(zhǔn)確性，提高產(chǎn)品質(zhì)量、收率和分離效率。本實用新型是通過下述裝置解決上述技術(shù)問題的一種超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器， 由加料裝置A、反應(yīng)裝置B和抽吸裝置C組成，所述的反應(yīng)裝置B為內(nèi)外殼結(jié)構(gòu)，外殼為恒溫 裝置，內(nèi)殼為反應(yīng)罐；該反應(yīng)罐的上部和下部都設(shè)有進(jìn)液口，出液口置于下部；所述反應(yīng)罐 的底部還設(shè)有濃縮液出料口和膜管，該膜管外設(shè)有膜組件；該膜管兩端分別設(shè)有下端進(jìn)料 口和抽吸液出口，所述下端進(jìn)料口與加料裝置A相連；所述抽吸液出口與抽吸裝置C相連；其特征在于，所述的反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有超聲裝置，構(gòu)成超聲反應(yīng)罐，該超聲裝置由超聲 波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波放射體組成。其中超聲波放射體為圓柱狀，且可為多個，其一端接連在超聲波換能器上，超聲波 換能器可產(chǎn)生多種頻率，且通過螺母固定在結(jié)晶罐上的法蘭蓋上，并連于超聲波發(fā)生器；
3[0009]上述的外殼恒溫裝置，內(nèi)設(shè)有電熱管和溫度傳感器，電熱管和溫度傳感器同時外 接與電子恒溫控制儀。其中電熱管可為多根，且置于殼體內(nèi)的對稱位置；同時恒溫裝置的上 部和下部分別設(shè)有進(jìn)液口和出液口。上述的超聲反應(yīng)罐的底部還設(shè)有濃縮液出料口和膜管，膜管兩端開口，通過膜組 件經(jīng)進(jìn)料口和抽吸液出口分別與加料裝置A和抽吸裝置C相連。其中膜管的膜層位于膜管 的外表面，膜孔徑為2nm 5 μ m ；膜管根據(jù)需要可為多根。上述的加料裝置A由原料儲罐和恒流泵組構(gòu)成，原料儲罐一端經(jīng)恒流泵通過反應(yīng) 罐的進(jìn)料口連接于反應(yīng)裝置B，并根據(jù)實際需要決定是否加接膜管裝置，一端則通過通氣口 直接連于大氣；原料儲罐和恒流泵根據(jù)需要可為多組。上述的抽吸裝置C由滲透液收集罐和真空泵組成，滲透液收集罐上部設(shè)有三個開
口，分別與抽吸液出口、真空泵和放氣口相連，在滲透液收集罐的下部還設(shè)有滲透液排空□。上述的法蘭蓋是密封的，且在法蘭蓋上設(shè)有一個通氣口。本實用新型的有益效果是利用膜管均勻可控加料，能有效控制原料的進(jìn)料濃度 分布；利用恒流泵能很好的控制體系的進(jìn)料流量；利用超聲波做為攪拌裝置，能使體系得 到充分分散，混合均勻；利用恒溫控溫裝置能準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度；利用膜管進(jìn)行分離濃縮， 提高產(chǎn)品回收率和分離效率。

圖1是本實用新型超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是反應(yīng)罐的剖面俯視圖。圖3是超聲波放射體震動原理圖。圖4是超聲波放射體AB面的剖面圖。其中1.原料儲罐，2.原料儲罐，3.恒流泵，4.恒溫裝置，5.超聲反應(yīng)罐，6.滲透 液收集罐，7.真空泵，8.電熱管，9.溫度傳感器，10.膜管，11.膜組件，12.超聲波放射體， 13.超聲波換能器，14.螺母，15.法蘭蓋，16.電子恒溫控制儀，17.超聲波發(fā)生器，18.進(jìn)液 口，19.出液口，20.濃縮液出料口，21.通氣口，22.下端進(jìn)料口，23.抽吸液出口，24.上端 進(jìn)料口，25.通氣口，26.通氣口，27.排空口，28.放氣口。
具體實施方式
實施例1，以下結(jié)合圖1至圖4說明本實用新型超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器是如何工作 的。所有閥門先設(shè)定都處于關(guān)閉狀態(tài)。通過進(jìn)液口 18向恒溫裝置4內(nèi)通入液體，調(diào)節(jié) 電子恒溫控制儀16至所需溫度；打開通氣口 21，根據(jù)原料加入的具體要求(不同流量、不 同進(jìn)料總量以及不同加入順序等)，調(diào)節(jié)恒流泵3經(jīng)進(jìn)料口 22和24將原料儲罐1和2中的 原料以不同方式加入到超聲反應(yīng)罐5內(nèi)；同時打開超聲波發(fā)生器17，調(diào)節(jié)超聲波換能器13 至所需頻率，從而通過超聲波放射體12使溶液超聲攪拌；反應(yīng)結(jié)束后，打開抽液口 23處的 閥門并同時開啟真空泵7，產(chǎn)品漿料可通過膜管10被濃縮，反應(yīng)混合液從超聲反應(yīng)罐5被抽 出至滲透液收集罐6中，待產(chǎn)品漿液濃縮到一定濃度后，經(jīng)設(shè)在反應(yīng)罐5底部的出料口 20
4放出。其中，通過調(diào)節(jié)恒流泵3可控制不同的進(jìn)料流量、進(jìn)料總量和進(jìn)料順序等。通過調(diào)節(jié)電子恒溫控制儀16的溫度，經(jīng)由與電熱管8和溫度傳感器9之間的配合 可控制反應(yīng)系統(tǒng)的溫度。通過調(diào)節(jié)超聲波換能器13的超聲頻率，可控制超聲波探頭12對液體做不同頻率 的超聲波震動。通過調(diào)節(jié)膜管10的位置和數(shù)量，能很好的控制原料的進(jìn)料濃度分布。
權(quán)利要求一種超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，由加料裝置A、反應(yīng)裝置B和抽吸裝置C組成，所述的反應(yīng)裝置B為內(nèi)外殼結(jié)構(gòu)，外殼為恒溫裝置，內(nèi)殼為反應(yīng)罐；該反應(yīng)罐的上部和下部都設(shè)有進(jìn)液口，出液口置于下部；所述反應(yīng)罐的底部還設(shè)有濃縮液出料口和膜管，該膜管外設(shè)有膜組件；該膜管兩端分別設(shè)有下端進(jìn)料口和抽吸液出口，所述下端進(jìn)料口與加料裝置A相連；所述抽吸液出口與抽吸裝置C相連；其特征在于，所述的反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有超聲裝置，構(gòu)成超聲反應(yīng)罐，該超聲裝置由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波放射體組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，其中超聲波放射體為 圓柱狀，為一個或多個，其一端接連在超聲波換能器上，超聲波換能器通過螺母固定在結(jié)晶 罐上的法蘭蓋上，并連于超聲波發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的外殼恒溫裝置， 內(nèi)設(shè)有電熱管和溫度傳感器，電熱管和溫度傳感器同時外接與電子恒溫控制儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，其中電熱管可為多根， 且置于殼體內(nèi)的對稱位置；同時恒溫裝置的上部和下部分別設(shè)有進(jìn)液口和出液口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的超聲反應(yīng)罐的 底部還設(shè)有濃縮液出料口和膜管，膜管兩端開口，通過膜組件經(jīng)進(jìn)料口和抽吸液出口分別 與加料裝置A和抽吸裝置C相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，其中膜管的膜層位于 膜管的外表面，膜孔徑為2nm 5 μ m ；膜管為多根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的加料裝置A由原 料儲罐和恒流泵組構(gòu)成，原料儲罐一端經(jīng)恒流泵通過反應(yīng)罐的進(jìn)料口連接于反應(yīng)裝置B，加 接膜管裝置或不加接膜管裝置，一端則通過通氣口直接連于大氣；原料儲罐和恒流泵為一 組或多組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的抽吸裝置C由滲 透液收集罐和真空泵組成，滲透液收集罐上部設(shè)有三個開口，分別與抽吸液出口、真空泵和 放氣口相連，在滲透液收集罐的下部還設(shè)有滲透液排空口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的法蘭蓋是密封 的，且在法蘭蓋上設(shè)有一個通氣口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9之一所述的超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，其特征在于，所述的外殼 恒溫裝置⑷內(nèi)設(shè)有電熱管⑶和溫度傳感器(9)，電熱管⑶和溫度傳感器(9)同時外接 與電子恒溫控制儀(16)。
專利摘要超聲強(qiáng)化膜集成反應(yīng)器，由加料裝置A、反應(yīng)裝置B和抽吸裝置C組成，反應(yīng)裝置B為內(nèi)外殼結(jié)構(gòu)，外殼為恒溫裝置，內(nèi)殼為反應(yīng)罐；反應(yīng)罐的上部和下部都設(shè)有進(jìn)液口，出液口置于下部；反應(yīng)罐的底部還設(shè)有濃縮液出料口和膜管，膜管外設(shè)有膜組件；膜管兩端分別設(shè)有下端進(jìn)料口和抽吸液出口，下端進(jìn)料口與加料裝置A相連；抽吸液出口與抽吸裝置C相連；特征是反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有超聲裝置，構(gòu)成超聲反應(yīng)罐，超聲裝置由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波放射體組成。本實用新型能有效控制原料的進(jìn)料濃度分布；能很好的控制體系的進(jìn)料流量；能使體系得到充分分散，混合均勻；能準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度；利用膜管進(jìn)行分離濃縮，提高產(chǎn)品回收率和分離效率。
文檔編號B01D61/00GK201735398SQ201020223129
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者吳如軍, 紀(jì)明衛(wèi), 馬振葉 申請人:南京師范大學(xué)