[发明专利]一种超声喷雾制备磁性纳米流体的装置

说明书

本发明公开一种超声喷雾制备磁性纳米流体的装置，包括原液容器、电机搅拌模块、超声喷雾模块、电路控制模块、温控模块、反应池、筛分收集模块、气动搅拌模块和废气排放模块。优点：本发明，通过机械搅拌辅助、超声喷雾和气泵反复收张的方法快速高效地获得相对稳定的纳米颗粒分散液；利用单片机在用户设置好运行参数后，自动搅拌、加热、超声喷雾，解放实验人员的双手、节约时间成本；反应池提供多个超声分散注入口，适用于多种材料的复合制备；鼓抽式气体搅拌气溶胶体系的方式更加节能环保；通过放置永久磁体对颗粒的磁力使成品颗粒的抵消重力作用，从而沉积杂质。

技术领域

本发明涉及一种超声喷雾制备磁性纳米流体的装置。

背景技术

功能性纳米微粒的探索成为当前研究的焦点，超细颗粒因其粒径在纳米级别而表现出明显的量子效应和小尺寸效应，具有独特的物理化学性质。纳米流体在工业、医药、日化品领域的应用不断增加，是具有重要价值的新型材料。

纳米流体是将纳米微粒均匀的分散在溶剂中，既具有纳米微粒的特殊性质，又具有液体流动性，流体和纳米固体颗粒界面的传热偶合可以提升传热效率，纳米流体是一种优良的传热工质。纳米流体的制备主要有一步法和两步法。一步法指：在制备纳米粒子的同时完成对微粒的分散，但是具体实验中的杂质去除、颗粒包裹、分散步骤繁琐。两步法指：首先制备纯净的纳米颗粒，再将纳米颗粒和分散剂按一定的比例添加到溶剂中，搅拌、熟化、超声分散，制备时间漫长，步骤繁琐，不易控制，颗粒易结团，稳定性不佳。

因为纳米颗粒较大的比表面积，存在大量的不饱和键和悬挂键，具有很活跃的化学性质。这些纳米颗粒彼此容易吸附团聚。通常的处理方法有：

机械球磨法,通过高速旋转的钢球对团聚体撞击、挤压、剪切、摩擦，使分散剂将纳米颗粒充分包裹，阻止颗粒间再次聚集。机械球磨的优点使产量高、工艺简单，容易控制，但设备价格昂贵、能耗较高。

表面修饰法，使用表面活性剂，改变粉体分散体系中气—液、固—液表面张力，在颗粒表面形成包裹层，降低表面能，使分体颗粒相互分散。

超声分散法，利用超声空化作用产生的冲击波和微射流具有的粉碎作用，实现对团聚颗粒的分散，但由于超声分散温度过高，颗粒的碰撞加快，反而进一步团聚。

气相沉积法，有气相化学沉积法和雾化液滴沉积法两种。气相化学沉积法，是在气相中发生化学反应产生改性杂质分子，在颗粒表面沉积与表面分子化学键合。形成改性包裹体；雾化液滴沉积法是将改性剂直接雾化分散于颗粒表面，经过加热脱水固化在颗粒表面沉积形成表面包裹。需要高温加热设备，以及废气净化处理。

发明内容

本发明提出一种超声喷雾制备磁性纳米流体的装置，要解决的技术问题是磁性纳米流体制备的问题，解决传统纳米流体分散技术对颗粒尺寸的控制只能根据经验延长研磨时间，或者加快反应速率抑制晶体生长；分散过程极为繁琐漫长，需要长时间的机械搅拌，和严格的控温熟化，最后的超声分散往往无法将团聚颗粒击碎，在短期内容易出现沉淀凝聚。

具体的技术方案是，一种超声喷雾制备磁性纳米流体的装置，包括原液容器、电机搅拌模块、超声喷雾模块、电路控制模块、温控模块、反应池、筛分收集模块、气动搅拌模块和废气排放模块；

反应池置于地面之上，原液容器卡装在反应池的上部，原液容器的下部伸入反应池内，原液容器分为相互嵌合的上下两个部分，分别原液容器上盖和原液容器体，电机搅拌模块设置在原液容器上盖上，且电机搅拌模块部分伸入原液容器体内；超声喷雾模块部分设置在原液容器上盖上，另一部分设置在原液容器体上，温控模块设置在原液容器上盖上，且温控模块部分伸入原液容器体内；反应池的侧壁上开设分散剂雾化注入口、气动搅拌口和功能性修饰材料雾化注入口；筛分收集模块置于地面之上，与反应池之间通过管道连通；气动搅拌模块通过管道连接反应池的气动搅拌口；废气排放模块由开设在原液容器体底部的气体逆止安全阀和设置在原液容器上盖上的排气阀；电路控制模块设置在原液容器上盖上，电路控制模块电连接电机搅拌模块、超声喷雾模块、温控模块和气动搅拌模块。