專利名稱：一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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)裝置。
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(lái)，納米Mg(OH)2作為一種對(duì)環(huán)境友好的環(huán)保型綠色阻燃劑因其具備無(wú)毒、高效、抑煙、無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)，已成為了未來(lái)阻燃劑發(fā)展的趨勢(shì)。我國(guó)是鎂資源大國(guó)，對(duì)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(qiáng)國(guó)，在高端鎂系材料的開發(fā)和應(yīng)用方面，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距。因此，在我國(guó)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(jià)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(guó)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(guó)家的差距，具有獨(dú)特的意義和價(jià)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(jiǎn)單、原料來(lái)源廣的優(yōu)點(diǎn)，也是目前國(guó)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(lái)制鹽，這樣就不會(huì)產(chǎn)生任何工業(yè)廢料，沒(méi)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(qiáng)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(lái)，抑制晶核的進(jìn)一步生長(zhǎng)。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(qiáng)度低，其強(qiáng)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(qiáng)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(guò)程中的形核與生長(zhǎng)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(wèn)題?？梢?，強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程中的傳質(zhì)，實(shí)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(zhǎng)階段；以及提高分散強(qiáng)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(wú)法提供的。因此，必須改變思路，針對(duì)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(shí)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)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案本實(shí)用新型公布了一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)裝置，所述反應(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，以及超聲波控制系統(tǒng)。進(jìn)一步的所述超聲波探頭包括超聲波換能器和變幅桿。更進(jìn)一步的，所述反應(yīng)裝置還包括兩條進(jìn)料管道、集料槽和出料口，所述進(jìn)料管道之間形成60-180°C的夾角。本實(shí)用新型中優(yōu)選的，所述超聲波探頭通過(guò)密封環(huán)緊密連接在反應(yīng)容器中。由于采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)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)裝置。本實(shí)用新型的關(guān)鍵技術(shù)是利用反應(yīng)液流的高速撞擊實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料的初級(jí)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(shí)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(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模化和穩(wěn)定性要求。本實(shí)用新型制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)裝置，能夠有效的將氫氧化鎂反應(yīng)的形核過(guò)程和晶核生長(zhǎng)過(guò)程分開，具有混合速度快，傳質(zhì)能力強(qiáng)，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(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好等多方面的優(yōu)勢(shì)，特別適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)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(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例僅僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)施例1如圖1所示，一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器(12)，固定在反應(yīng)容器(12)中的超聲波探頭，以及超聲波控制系統(tǒng)(11)。超聲波控制系統(tǒng)(11)控制超聲波探頭。所述超聲波探頭通過(guò)密封環(huán)(10)緊密固定在反應(yīng)容器(12)中。所述超聲波探頭包括超聲波換能器(9)和變幅桿(8)。所述反應(yīng)裝置還包括兩個(gè)進(jìn)料管道(5)、集料槽(6)和出料口(7)，兩條進(jìn)料管道 (5)在通入反應(yīng)容器(12)的一端結(jié)合，所述兩條進(jìn)料管道(5)之間形成60-180°C的夾角。 集料槽(6)設(shè)在反應(yīng)容器中部，集料槽(6)與出料口(7)相通。本實(shí)用新型的工作原理是兩條進(jìn)料管道分別通入可溶性鎂鹽和堿液。反應(yīng)液流在兩進(jìn)料管道的結(jié)合處高速撞擊接觸，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料的初級(jí)混合傳質(zhì)。隨后，初級(jí)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(guò)密封環(huán)緊密連接在連續(xù)反應(yīng)器中， 方便反應(yīng)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。反應(yīng)得到的漿料從充滿的反應(yīng)容器溢流入集料槽中，最終從出料口流出。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)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)裝置，其特征在于所述反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器 (12)，固定在反應(yīng)容器(12)中的超聲波探頭，以及超聲波控制系統(tǒng)(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述超聲波探頭包括超聲波換能器 (9)和變幅桿(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述反應(yīng)裝置還包括兩條進(jìn)料管道 (5)、集料槽(6)和出料口(7)，所述進(jìn)料管道(5)之間形成60-180°C的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的反應(yīng)裝置，其特征在于所述超聲波探頭通過(guò)密封環(huán)(10)緊密固定在反應(yīng)容器(12)中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種制備納米氫氧化鎂的反應(yīng)裝置。采用的技術(shù)方案是所述反應(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，以及超聲波控制系統(tǒng)。所述超聲波探頭包括超聲波換能器和變幅桿。所述反應(yīng)裝置還包括兩條進(jìn)料管道、集料槽和出料口，所述進(jìn)料管道之間形成60-180℃的夾角。所述超聲波探頭通過(guò)密封環(huán)緊密連接在反應(yīng)器中。本實(shí)用新型能夠有效的將制備納米粉體的形核過(guò)程和晶核生長(zhǎng)過(guò)程分開，具有混合速度快、傳質(zhì)能力強(qiáng)、防止納米顆粒團(tuán)聚、能耗低、易放大、操作控制性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好等多方面的優(yōu)勢(shì)；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(hào)B82Y40/00GK202080902SQ20112017893
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)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(guó)榮 申請(qǐng)人:營(yíng)口沃科瑞科技有限公司