專利名稱：一種用于制備納米流體的篩選裝置及制備納米流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米流體的制備裝置和制備方法，具體來說，涉及一種用于制備納米流體的篩選裝置及制備納米流體的方法。
背景技術(shù)：
納米流體被認(rèn)為具有提高換熱系統(tǒng)能效的潛力。但懸浮在納米流體中的納米粉體會發(fā)生團(tuán)聚和沉降，使納米流體逐漸退化為普通流體。因此納米流體的制備是納米流體在工程流體領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵步驟，而盡量減少納米流體中納米粉體的團(tuán)聚與沉降是使用納米流體作為工質(zhì)的主要任務(wù)。納米流體的制備方法分“一步法”和兩步法兩種。一步法是將納米顆粒的制備過程和納米顆粒在基液中的分散過程同時完成。兩步法將制備好的納米顆粒通過某種手段分散到基液中，制備和分散過程分兩步進(jìn)行。在實際應(yīng)用過程中，由于“一步法”制備工藝復(fù)雜，所需設(shè)備昂貴，受到基液種類和控制環(huán)境的限制，不具備大批量生產(chǎn)的能力，所以現(xiàn)階段主要采用兩步法制備納米流體。納米流體中納米顆粒的團(tuán)聚其中很重要的一個原因就是納米顆粒在放置過程中，已經(jīng)有部分顆粒在固體形態(tài)時已經(jīng)發(fā)生團(tuán)聚，此時的納米粉體的團(tuán)聚是指原生的納米粉體顆粒在制備、分離、處理及存放過程中相互連接，由多個顆粒形成較大的顆粒團(tuán)簇的現(xiàn)象。粉體的團(tuán)聚一般分為軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚。粉體的軟團(tuán)聚機(jī)理，是由納米粉體表面分子或原子之間的范德華力和靜電引力導(dǎo)致的。對于硬團(tuán)聚，不同化學(xué)組成、不同制備方法有不同的團(tuán)聚機(jī)理。其中毛細(xì)管吸附理論、氫鍵理論、晶橋理論、化學(xué)鍵作用理論和表面原子擴(kuò)散鍵合機(jī)理都從不同方面闡述了硬團(tuán)聚的形成過程。納米粉體的硬團(tuán)聚一旦形成，就難以消除。所以，對納米粉體的硬團(tuán)聚只能在粉體的制備過程中加以限制。而納米流體團(tuán)聚另外一個誘因是納米顆粒添加進(jìn)液體中形成，納米顆粒具有極高的比表面積和表面活性，在溶液中由于顆粒間很強的作用力，包括范德華力，甚至氫鍵的作用等發(fā)生團(tuán)聚。團(tuán)聚體很難再次分散開來，而這部分納米顆粒團(tuán)聚體的存在不僅會削弱納米流體的優(yōu)異特性，比如微對流、高傳熱傳質(zhì)性能、低粘度(相對于微米顆粒懸浮液)等，而且在納米流體的使用過程中，這部分團(tuán)聚體可能成為團(tuán)聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導(dǎo)致納米流體的分散性進(jìn)一步的降低。這些團(tuán)聚體是很難通過物理或化學(xué)方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團(tuán)聚體。這部分團(tuán)聚體可能成為團(tuán)聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導(dǎo)致納米流體的分散性進(jìn)一步的降低。這些團(tuán)聚體是很難通過物理或化學(xué)方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團(tuán)聚體。對于兩步法制備納米流體過程中，目前大多采用直接添加，再采用而外的分散手段，包括分散劑、超聲水浴等，但是這些方法也很難將團(tuán)聚的納米顆粒團(tuán)部分散開來。所以在制備納米流體的過程中除掉其中分散性較差的部分，保留分散性較好的部分，而又能獲得需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米流體是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的技術(shù)問題。在納米流體制備方面，目前已有很多方法應(yīng)用于強化納米顆粒在液體中分散，包括攪拌、剪切、球磨等物理方法，也有表面修飾、改變PH值等化學(xué)方法，然而溶液中還是有一部分納米顆粒處于團(tuán)聚狀態(tài)，并沒有被這些方法分散開來，主要原因是納米顆粒在放置過程中，已經(jīng)有部分顆粒在固體形態(tài)時已經(jīng)發(fā)生團(tuán)聚，納米顆粒本身有好壞之分，是優(yōu)等顆粒與劣等顆粒的混合物，又由于制備過程中由于顆粒間很強的作用力，包括范德華力，甚至氫鍵的作用等發(fā)生團(tuán)聚。團(tuán)聚體很難再次分散開來，而這部分納米顆粒團(tuán)聚體的存在不僅會削弱納米流體的優(yōu)異特性，比如微對流、高傳熱傳質(zhì)性能、低粘度(相對于微米顆粒懸浮液)等，而且在納米流體的使用過程中，這部分團(tuán)聚體可能成為團(tuán)聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導(dǎo)致納米流體的分散性進(jìn)一步的降低。這些團(tuán)聚體是很難通過物理或化學(xué)方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團(tuán)聚體。對于兩步法制備納米流體過程中，目前大多采用直接添加，再采用而外的分散手段，包括分散劑、超聲水浴等，但是這些方法也很難將團(tuán)聚的納米顆粒團(tuán)部分散開來。所以在制備納米流體的過程中除掉其中分散性較差的部分，保留分散性較好的部分，而又能獲得需要質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米流體是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技 術(shù)問題是:提供一種用于制備納米流體的篩選裝置，該篩選裝置可以利用篩子原理，去除納米顆粒中包含的分散性較差的納米團(tuán)聚體部分；同時，還提供利用該篩選裝置制備納米流體的方法，該方法可以保證獲得所需的納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且能去除分散性較差的納米團(tuán)聚體，保留穩(wěn)定分散的納米流體，提高納米流體的分散性。技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于制備納米流體的篩選裝置，該篩選裝置包括流道、定篩板、動篩板、上蠕動泵和下蠕動泵，所述的流道為帶有開口的環(huán)形體，該流道的橫截面呈C形，縱截面呈矩形；流道內(nèi)壁面設(shè)有至少兩個定位凸臺，定篩板的邊緣固定連接在定位凸臺上，動篩板緊貼于定篩板上方；定篩板和動篩板上均設(shè)有篩孔，且定篩板和動篩板的篩孔對齊，定篩板的周向尺寸等于流道的周向尺寸，動篩板的周向尺寸小于流道的周向尺寸；動篩板中設(shè)有縫隙，定篩板上部設(shè)有凹槽，動篩板的縫隙寬度和數(shù)量等于定篩板的凹槽寬度和數(shù)量，動篩板的縫隙與定篩板的凹槽相對應(yīng)；動篩板和定篩板將流道分為位于動篩板上方的上層流道和位于定篩板下方的下層流道；上蠕動泵和下蠕動泵位于流道的開口處，且上蠕動泵連接上層流道的兩端，下蠕動泵連接下層流道的兩端。進(jìn)一步，所述的定篩板呈環(huán)形，動篩板包括呈環(huán)形的篩板和定位套筒組成，定位套筒固定連接在篩板上方，且定位套筒貼覆在流道的內(nèi)層壁面上。進(jìn)一步，所述的流道圓周方向尺寸與動篩板圓周方向尺寸的差值為凹槽寬度一半的奇數(shù)倍，且該差值小于10mm。一種利用上述篩選裝置制備納米流體的方法，該方法包括以下步驟:
步驟10)測定初始納米流體的吸光度:首先將納米顆粒與基液混合，攪拌均勻，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為K.Μ的初始納米流體，其中，K>1，M為最終獲取的納米流體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后利用紫外可見分光光度計，測量初始納米流體的吸光度A0 ；
步驟20)加入初始液并對齊篩板:將步驟10)制備的初始納米流體加入篩選裝置的上層流道中，然后調(diào)節(jié)篩選裝置的動篩板的位置，使得動篩板與定篩板的篩孔對齊，且動篩板的縫隙與定篩板的凹槽對齊； 步驟30)對初始納米流體進(jìn)行篩選:啟動上螺動泵和下螺動泵，使初始納米流體保持穩(wěn)定層流流動，初始納米流體在流動過程中，團(tuán)聚形成的納米顆粒下沉，并依次穿過動篩板的篩孔和定篩板的篩孔，停留在下層流道中；穩(wěn)定分散的納米顆粒停留在上層流道中；定篩板的凹槽用來存放大于篩孔尺寸的團(tuán)聚體；
步驟40)隔開上層流道和下層流道:通過定位套筒調(diào)節(jié)動篩板位置，將定篩板的篩孔和動篩板的篩孔錯位，隔開上層流道和下層流道，并將動篩板的縫隙與定篩板的凹槽錯開，使得定篩板的凹槽處于封閉空間內(nèi)；
步驟50)測量篩選后納米流體的吸光度:用注射器取出上層流道中的納米流體，注入容器中，并均勻混合，利用紫外可見分光光度計，測量位于容器中的納米流體的吸光度A1 ；
步驟60)制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體:向步驟50)提取出來的位于容器中的納米流體中添加基液，對該納米流體進(jìn)行稀釋，稀釋比例為:提取出來的納米流體質(zhì)量:添加的基液質(zhì)量=1: (K.AcZA1-1),制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體。有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下優(yōu)點:
(I)篩選裝置可以去除納米顆粒中包含的分散性較差的納米團(tuán)聚體部分。本發(fā)明的篩選裝置包括帶有縫隙的動篩板和帶有凹槽的定篩板。調(diào)節(jié)動篩板，使得動篩板和定篩板的篩孔對齊，并且動篩板的縫隙與定篩板的凹槽對齊。穩(wěn)定分散的納米顆粒由于處于納米級尺寸，顆粒之間的作用、布朗運動和流動過程中的擾動等原因，使其具備的很強的擴(kuò)散能力，能停留在上層流道中。而團(tuán)聚的納米顆粒由于其質(zhì)量較大，顆粒之間的作用(靜電力或范德華力等)、布朗運動等對其影響相對較小，使得其擴(kuò)散作用較弱，導(dǎo)致團(tuán)聚的納米顆粒會在離心力作用下進(jìn)入下層流道中。定篩板的凹槽用來存放大于篩孔尺寸的團(tuán)聚體，以免大于篩孔孔徑尺寸的納米流體團(tuán)聚體堵塞篩孔。在篩選流體過程結(jié)束后，轉(zhuǎn)動動篩板，使得動篩板和定篩板的篩孔相互錯位，且動篩板的縫隙與定篩板的凹槽也相互錯位。這樣，依靠轉(zhuǎn)動動篩板能實現(xiàn)上層流道和下層流道之間的連通與封閉，并且實現(xiàn)了定篩板上的凹槽與上層流道的連通與封閉。上層流道和下層流道之間的封閉，可以避免在抽取上層流道納米流體的時候，位于下層流道和凹槽中的納米顆粒由于抽取產(chǎn)生的牽引力進(jìn)入上層流道中。這樣，通過設(shè)置動篩板和定篩板，來實現(xiàn)上層流道和下層流道的連通與封閉，進(jìn)而將納米顆粒中包含的分散性較差的納米團(tuán)聚體部分去除。(2)本發(fā)明制備納米流體的方法，可以保證獲得所需的納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且能去除分散性較差的納米團(tuán)聚體，保留穩(wěn)定分散的納米流體，提高納米流體的分散性?，F(xiàn)有技術(shù)中，制備一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米流體，通常是采用直接在基液中添加納米顆粒的方法。此方法中，分散性較差的納米顆粒嚴(yán)重影響到納米流體的分散穩(wěn)定性，即使采用了各種分散促進(jìn)方法，此部分團(tuán)聚的納米顆粒也不一定能穩(wěn)定分散。而這部分分散性較差的納米顆粒在使用過程中成為進(jìn)一步團(tuán)聚的附著體，導(dǎo)致納米流體的分散性進(jìn)一步下降。由于納米顆粒本身存在優(yōu)劣之分，并且在制備、儲存、運輸以及添加至液體過程中不可避免產(chǎn)生新的團(tuán)聚體。納米流體中的納米顆粒是大顆粒與小顆粒的混合體，由于納米顆粒和團(tuán)聚體的尺寸極小，很難利用常規(guī)方法將團(tuán)聚顆粒分離出來。而本發(fā)明的制備方法，基于篩子原理的納米流體兩步法制備裝置來去除掉納米顆粒中包含的分散性較差的納米團(tuán)聚體部分，保留穩(wěn)定分散的納米流體，從而提高納米流體的分散性。同時，本發(fā)明的制備方法可保證獲得所需的納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)。


圖1為本發(fā)明篩選裝置的結(jié)構(gòu)爆炸圖。圖2為本發(fā)明篩選裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明篩選裝置中定篩板的凹槽和動篩板的縫隙處于對齊狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)首1J視圖。圖4為本發(fā)明篩選裝置中定篩板的凹槽和動篩板的縫隙處于錯開狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)首1J視圖。圖中有:流道1、定位凸臺101、上層流道102、下層流道103、內(nèi)層壁面104、定篩板
2、凹槽201、動篩板3、篩板301、定位套筒302、縫隙303、上蠕動泵4、下蠕動泵5。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種用于制備納米流體的篩選裝置，包括流道1、定篩板2、動篩板3、上蠕動泵4和下蠕動泵5。流道I為帶有開口的環(huán)形體。流道I的橫截面呈C形，縱截面呈矩形。流道I內(nèi)壁面設(shè)有至少兩個定位凸臺101，定篩板2的邊緣固定連接在定位凸臺101上。為了加強定篩板2的牢靠性，可以設(shè)置三個或四個定位凸臺101，且定位凸臺101均勻分布在流道I內(nèi)壁面。動篩板3緊貼于定篩板2上方。動篩板3和定篩板2之間沒有連接關(guān)系,動篩板3和定篩板2位于上方。定篩板2和動篩板3上均設(shè)有篩孔，且定篩板2和動篩板3的篩孔對齊。定篩板2和動篩板3的篩孔孔徑和目數(shù)相等，篩孔孔徑為0.05 — 0.2 mm，目數(shù)為100-200。定篩板2的周向尺寸等于流道I的周向尺寸，動篩板3的周向尺寸小于流道I的周向尺寸。因為動篩板3需要進(jìn)行周向移動，所以動篩板3的周向尺寸需要小于流道I的周向尺寸。這樣，動篩板3可以在流道I中移動。動篩板3中設(shè)有縫隙303，定篩板2上部設(shè)有凹槽201。動篩板3的縫隙303寬度等于定篩板2的凹槽201寬度。該寬度優(yōu)選為0.5 — 2mm。動篩板3的縫隙303數(shù)量等于定篩板2的凹槽201數(shù)量。動篩板3的縫隙303與定篩板2的凹槽201相對應(yīng)。通過調(diào)節(jié)動篩板3，可以實現(xiàn)動篩板3篩孔和定篩板2篩孔的對齊和錯開，以及動篩板3的縫隙303和定篩板2的凹槽201的對齊和錯開。動篩板3和定篩板2將流道I分為位于動篩板3上方的上層流道102和位于定篩板2下方的下層流道103。上蠕動泵4和下蠕動泵5位于流道I的開口處，且上蠕動泵4連接上層流道102的兩端，下蠕動泵5連接下層流道103的兩端。進(jìn)一步，所述的定篩板2呈環(huán)形，動篩板3包括呈環(huán)形的篩板301和定位套筒302組成，定位套筒302固定連接在篩板301上方，且定位套筒302貼覆在流道I的內(nèi)層壁面104 上。定篩板2呈環(huán)形，以及動篩板3包括呈環(huán)形的篩板301，可以實現(xiàn)定篩板2和動篩板3分別與流道I的匹配。動篩板3上設(shè)置定位套筒302。通過調(diào)節(jié)定位套筒302，可以實現(xiàn)動篩板3的移動。作為優(yōu)選，定位套筒302的頂端伸出流道I的頂端。這樣便于調(diào)節(jié)定位套筒302。進(jìn)一步，所述的定位凸臺101到流道I底部的距離為流道I高度的三分之一至五分之一。這樣可以保證較多的穩(wěn)定分散的納米流體能停留在上層流道102，而繼續(xù)利用，而較小部分的團(tuán)聚納米顆粒被封閉在下層流道103。進(jìn)一步，所述的凹槽201深度為定篩板2厚度的三分之二。這樣可以保證凹槽201有足夠的空間存放大的團(tuán)聚顆粒，并保證了定篩板2的結(jié)構(gòu)強度。進(jìn)一步，所述的流道I圓周方向尺寸與動篩板3圓周方向尺寸的差值為凹槽201寬度一半的奇數(shù)倍，且該差值小于10mm。采用差值為凹槽寬度一半的奇數(shù)倍，能保證通過旋轉(zhuǎn)動篩板3能使定篩板2的篩孔和凹槽201都能同時封閉。差值小于IOmm可以保證能較大利用流道I圓周方向的長度。利用上述篩選裝置制備納米流體的方法，包括以下步驟:
步驟10)測定初始納米流體的吸光度:首先將納米顆粒與基液混合，攪拌均勻，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為K.Μ的初始納米流體，其中，K>1，M為最終獲取的納米流體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后利用紫外可見分光光度計，測量初始納米流體的吸光度A0。作為優(yōu)選，K取值范圍為2 — 20。步驟20)加入初始液并對齊篩板:將步驟10)制備的初始納米流體加入篩選裝置的上層流道102中,然后調(diào)節(jié)篩選裝置的動篩板3的位置,使得動篩板3與定篩板2的篩孔對齊，且動篩板3的縫隙303與定篩板2的凹槽201對齊。步驟30)對初始納米流體進(jìn)行篩選:啟動上螺動泵4和下螺動泵5,使初始納米流體保持穩(wěn)定層流流動，初始納米流體在流動過程中，團(tuán)聚形成的納米顆粒下沉，并依次穿過動篩板3的篩孔和定篩板3的篩孔，停留在下層流道103中；穩(wěn)定分散的納米顆粒停留在上層流道102中；定篩板的凹槽201用來存放大于篩孔尺寸的團(tuán)聚體。上蠕動泵4和下蠕動泵5的運行時間均為6 — 24小時。在步驟30)中， 穩(wěn)定分散的納米顆粒由于處于納米級尺寸，顆粒之間的作用(靜電力或范德華力等)、布朗運動和流動過程中的擾動等原因，使其具備的很強的擴(kuò)散能力(能自由出入篩孔)，能停留在上層流道102中。定篩板的凹槽201用來存放大于篩孔尺寸的團(tuán)聚體(通常大于0.2mm)，以免大于篩孔孔徑尺寸的納米流體團(tuán)聚體堵塞篩孔。步驟40)隔開上層流道102和下層流道103:通過定位套筒302調(diào)節(jié)動篩板3位置，將定篩板2的篩孔和動篩板3的篩孔錯位，隔開上層流道102和下層流道103，并將動篩板3的縫隙303與定篩板2的凹槽201錯開，使得定篩板2的凹槽201處于封閉空間內(nèi)。在步驟40)中，定篩板的凹槽201處于封閉空間后，可以避免在步驟50)抽取上層流道102納米流體的時候，使下層流道103和凹槽201中的納米顆粒由于抽取產(chǎn)生的牽引力進(jìn)入上層流道102中。步驟50)測量篩選后納米流體的吸光度:用注射器取出上層流道102中的納米流體，注入容器中，并均勻混合，利用紫外可見分光光度計，測量位于容器中的納米流體的吸光度4。步驟60)制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體:向步驟50)提取出來的位于容器中的納米流體中添加基液，對該納米流體進(jìn)行稀釋，稀釋比例為:提取出來的納米流體質(zhì)量:添加的基液質(zhì)量=1: (K.AcZA1-1),制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過控制上蠕動泵4和下蠕動泵5的，使得位于上層流道102和下層流道103中的液體流向相同。在篩選流體的過程中，通過調(diào)節(jié)動篩板3，使得動篩板3和定篩板2的篩孔對齊，并且動篩板的縫隙303與定篩板的凹槽201對齊。在篩選流體過程結(jié)束后，轉(zhuǎn)動動篩板3,使得動篩板3和定篩板2的篩孔相互錯位,且動篩板的縫隙303與定篩板的凹槽201也相互錯位。這樣，依靠轉(zhuǎn)動動篩板3能實現(xiàn)上層流道102和下層流道103之間的連通與封閉，并且實現(xiàn)了定篩板2上的凹槽201與上層流道102的連通與封閉。本發(fā)明巧妙地利用篩子原理，將納米顆粒中較大較重的大顆粒團(tuán)聚體與穩(wěn)定分散的納米顆粒分離開來。依靠本發(fā)明的篩選裝置提供穩(wěn)定流動，利用定篩板2和動篩板3使流動中團(tuán)聚顆粒具有沉降傾向性，使納米流體與團(tuán)聚體能得到較好的分離。這樣一定時間動態(tài)流動過后，而團(tuán)聚的納米顆粒由于其質(zhì)量較大，顆粒之間的作用(靜電力或范德華力等)、布朗運動等對其影響相對較小，使得其擴(kuò)散作用較弱，由于受到較大的重力作用而在流動過程中傾向于沉降，將大部分匯聚于下層流道102中，而穩(wěn)定分散的納米顆粒由于其處于納米級尺寸，顆粒之間的作用、布朗運動和流動過程中的擾動等原因具備了極強的擴(kuò)散能力，能夠停留在上層流道102中。再利用吸光度與納米顆粒濃度成正比的原理，進(jìn)行稀釋，來能保證獲得所需的納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而獲得穩(wěn)定性較好的納米流體。本發(fā)明利用篩子原理來分離納米流體中團(tuán)聚顆粒與穩(wěn)定分散顆粒，其方法簡單，并且相對于利用靜置來實現(xiàn)自然沉降來說具備一定的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在自然沉降是納米顆粒團(tuán)聚體和穩(wěn)定分散小顆粒的共性，放置過程中均會向下沉降于下層流道，在分離過程中會失去較多的分散穩(wěn)定的納米顆粒，使所有納米顆粒均會向下沉降，而納米流體頂部則會出現(xiàn)清液層。因此，利用自然沉降原理能在一定程度上分離團(tuán)聚顆粒，但這樣并不能充分地分離團(tuán)聚顆粒與穩(wěn)定分散的納米顆粒。本發(fā)明巧妙地利用流動沉降和篩子原理相結(jié)合，利用穩(wěn)定分散的納米顆粒與團(tuán)聚納米顆粒不同的性質(zhì)，穩(wěn)定分散的納米流體能在流動過程中不發(fā)生沉降(由于其極強的擴(kuò)散能力)，而團(tuán)聚顆粒具有由于較大的重力在流動時會出現(xiàn)沉降的傾向性，而匯聚于下層流道103或者定篩板的凹槽201中。同時利用調(diào)整動篩板3的位置，將沉降的納米團(tuán)聚體與穩(wěn)定分散的納米流體分隔開來。本發(fā)明的制備方法適用于兩步法制備納米流體，利用納米流體流動過程中大團(tuán)聚顆粒流動沉降傾向性，來對納米流體中的納米顆粒的進(jìn)行優(yōu)化選擇，去掉流動時沉降于裝置下層流道103的部分，保留位于上層流道102中的穩(wěn)定分散的納米流體。同時，本發(fā)明的制備方法的實施不影響納米流體制備的原有分散工藝，在制備者采用各種分散方法，包括分散劑、PH值、超聲振動等配置出納米流體之后，仍然可以使用本發(fā)明的裝置和方法對納米流體進(jìn)行進(jìn)一步的篩選，進(jìn)一步促進(jìn)其納米流體的分散穩(wěn)定性。相比于采用過濾法來去除納米顆粒中團(tuán)聚體，再烘干獲得優(yōu)質(zhì)納米顆粒原料的方法來說，本發(fā)明的優(yōu)勢是方法簡單，易操作、并能同時去除烘干和再分散于基液里的時候形成的納米團(tuán)聚體。
權(quán)利要求
1.一種用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，該篩選裝置包括流道(I)、定篩板(2)、動篩板(3)、上蠕動泵(4)和下蠕動泵(5)，所述的流道(I)為帶有開口的環(huán)形體，該流道(I)的橫截面呈C形，縱截面呈矩形；流道(I)內(nèi)壁面設(shè)有至少兩個定位凸臺(101)，定篩板(2)的邊緣固定連接在定位凸臺(101)上，動篩板(3)緊貼于定篩板(2)上方；定篩板(2)和動篩板(3)上均設(shè)有篩孔，且定篩板(2)和動篩板(3)的篩孔對齊，定篩板(2)的周向尺寸等于流道(I)的周向尺寸，動篩板(3)的周向尺寸小于流道(I)的周向尺寸；動篩板(3)中設(shè)有縫隙(303 )，定篩板(2 )上部設(shè)有凹槽(201)，動篩板(3 )的縫隙(303 )寬度和數(shù)量等于定篩板(2)的凹槽(201)寬度和數(shù)量，動篩板(3)的縫隙(303)與定篩板(2)的凹槽(201)相對應(yīng)；動篩板(3)和定篩板(2)將流道(I)分為位于動篩板(3)上方的上層流道(102)和位于定篩板(2)下方的下層流道(103);上蠕動泵(4)和下蠕動泵(5)位于流道(I)的開口處，且上蠕動泵(4 )連接上層流道(102 )的兩端，下蠕動泵(5 )連接下層流道(103 )的兩端。
2.按照權(quán)利 要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的定篩板(2)呈環(huán)形，動篩板(3)包括呈環(huán)形的篩板(301)和定位套筒(302)組成，定位套筒(302)固定連接在篩板(301)上方，且定位套筒(302)貼覆在流道(I)的內(nèi)層壁面(104)上。
3.按照權(quán)利要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的定位凸臺(101)到流道(I)底部的距離為流道(I)高度的三分之一至五分之一。
4.按照權(quán)利要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的定篩板(2)和動篩板(3)的篩孔孔徑和目數(shù)相等，篩孔孔徑為0.05—0.2 mm,目數(shù)為100-200。
5.按照權(quán)利要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的動篩板的縫隙(303)寬度為0.5 — 2mm。
6.按照權(quán)利要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的凹槽(201)深度為定篩板(2)厚度的三分之二。
7.按照權(quán)利要求1所述的用于制備納米流體的篩選裝置，其特征在于，所述的流道(I)圓周方向尺寸與動篩板(3)圓周方向尺寸的差值為凹槽(201)寬度一半的奇數(shù)倍，且該差值小于10_。
8.一種利用權(quán)利要求1所述的篩選裝置制備納米流體的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟10)測定初始納米流體的吸光度:首先將納米顆粒與基液混合，攪拌均勻，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為K.Μ的初始納米流體，其中，K>1，M為最終獲取的納米流體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后利用紫外可見分光光度計，測量初始納米流體的吸光度A0 ； 步驟20)加入初始液并對齊篩板:將步驟10)制備的初始納米流體加入篩選裝置的上層流道(102)中,然后調(diào)節(jié)篩選裝置的動篩板(3)的位置,使得動篩板(3)與定篩板(2)的篩孔對齊，且動篩板(3)的縫隙(303)與定篩板(2)的凹槽(201)對齊； 步驟30)對初始納米流體進(jìn)行篩選:啟動上蠕動泵(4)和下蠕動泵(5)，使初始納米流體保持穩(wěn)定層流流動，初始納米流體在流動過程中，團(tuán)聚形成的納米顆粒下沉，并依次穿過動篩板(3)的篩孔和定篩板(3)的篩孔，停留在下層流道(103)中；穩(wěn)定分散的納米顆粒停留在上層流道(102)中；定篩板的凹槽(201)用來存放大于篩孔尺寸的團(tuán)聚體； 步驟40)隔開上層流道(102)和下層流道(103):通過定位套筒(302)調(diào)節(jié)動篩板(3)位置，將定篩板(2)的篩孔和動篩板(3)的篩孔錯位，隔開上層流道(102)和下層流道(103)，并將動篩板(3 )的縫隙(303 )與定篩板(2 )的凹槽(201)錯開，使得定篩板(2 )的凹槽(201)處于封閉空間內(nèi)； 步驟50)測量篩選后納米流體的吸光度:用注射器取出上層流道(102)中的納米流體，注入容器中，并均勻混合，利用紫外可見分光光度計，測量位于容器中的納米流體的吸光度A1 ; 步驟60)制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體:向步驟50)提取出來的位于容器中的納米流體中添加基液，對該納米流體進(jìn)行稀釋，稀釋比例為:提取出來的納米流體質(zhì)量:添加的基液質(zhì)量=1: (K.AcZA1-1),制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為M的納米流體。
9.按照權(quán)利要求8所述的制備納米流體的方法，其特征在于，所述的步驟10)中，K取值范圍為2—20。
10.按照權(quán)利要求8所述的制備納米流體的方法，其特征在于，所述的步驟30)中，上蠕動泵(4)和下蠕動泵(5)的運 行時間均為6 — 24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備納米流體的篩選裝置包括流道、定篩板、動篩板、上蠕動泵和下蠕動泵，動篩板緊貼于定篩板上方；定篩板和動篩板的篩孔對齊，定篩板的周向尺寸等于流道的周向尺寸，動篩板的周向尺寸小于流道的周向尺寸；動篩板中設(shè)有縫隙，定篩板上部設(shè)有凹槽，動篩板的縫隙與定篩板的凹槽相對應(yīng)；動篩板和定篩板將流道分為位于動篩板上方的上層流道和位于定篩板下方的下層流道；上蠕動泵連接上層流道的兩端，下蠕動泵連接下層流道的兩端。該篩選裝置可以去除納米顆粒中包含的分散性較差的納米團(tuán)聚體部分。同時，本發(fā)明還公開了制備納米流體的方法，該方法可以保證獲得所需的納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高納米流體的分散性。
文檔編號B07B1/46GK103212534SQ201310107008
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者楊柳, 杜塏, 徐國英, 李彥軍 申請人:東南大學(xué)