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化学液相法制备纳米粒子过程存在的问题分析

2022.9.15

  1.工业规模生产粒径<100nm,特别是粒径<<100nm,粒径和形态分布均匀的高品质产品;

  2.产品的粒径尺寸、粒径和形态的分布可控,确保每批产品的质量相同;

  3.在生产的过程中有效抑止纳米粒子团聚;

  4.初产品的纯化难,即过滤、洗涤和干燥难;

  5.产品在基体中难分散为单个纳米粒子而表现出纳米功能。

  采用已有的方法,用传统的化学和化工设备,已不可能全面解决这些难题。针对这5个难题,我们提出了制备纳米粒子的气泡液膜法,设计并制造出了关键设备气泡液膜反应器,并研究开发出用气泡液膜法和气泡液膜反应器来制备疏松型纳米氢氧化镁。

  气泡液膜反应器

  气泡液膜反应器由泡罩碟式搅拌器、容器、计量泵、流量计、PH计和等组件构成,可连续式操作。泡罩碟式搅拌器由旋转圆盘、固定罩和旋转动力机构等部件构成。旋转圆盘上设有若干个开口的泡罩。气泡液膜反应器具有将气体强力分散为均匀细小气泡的特殊功能。已经研制出NA-LS-1L型、NA-LS-5L型和NA-LS-80L型连续操作式气泡液膜反应器。NA-LS-1L型可制备2-3Kg/h纳米氢氧化镁,NA-LS-5L型可生产10-15Kg/h纳米氢氧化镁,NA-LS-80L型可年产600吨纳米氢氧化镁。

  气泡液膜法

  利用气泡液膜反应器具有将气体强力分散为均匀细小气泡的特殊功能,卤水、碱液、包覆剂水溶液和空气,根据需要的目标产物,按各自需要的流速,并流加入反应器中,一旦加入,瞬间达到微观混合均匀。均匀细小的气泡将全部反应液分隔成足够薄的液膜,气泡为分散相,液膜为连续相,包覆剂的非极性端伸向气泡内部,极性端伸向液膜,构成纳米反应环境。Mg与OH的沉淀反应;Mg(OH)2晶体的成核、生长、终止,生成Mg(OH)2纳米粒子;新生态纳米粒子的原位包覆,生成Mg(OH)2胶囊纳米粒子;Mg(OH)2胶囊纳米粒子吸附气体,形成矿化泡沫产物等过程均在气泡液膜内完成,故称为气泡液膜法。

  矿化泡沫产物经过滤,洗涤和干燥后,制得Mg(OH)2疏松型纳米粒子块体或粉体。所谓“疏松型”有两层含意;一是胶囊纳米粒子的表面吸附了大量气体,形成气相界面,抑止团聚,即纳米粒子间是“疏松”的;二是纳米粒子的宏观聚集体内存在大量气孔,即疏松的颗粒或块体。这与由若干个纳米粒子紧密堆积在一起的颗粒粉体迥然不同。

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