本實(shí)用新型涉及納米氧化鋅生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶有超聲波制備裝置的納米氧化鋅自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。

背景技術(shù)：

納米氧化鋅是一種新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，由于顆粒尺寸的細(xì)微化，比表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀物料不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。因而，納米氧化鋅在磁、光、電、敏感等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無(wú)法比擬的特殊性能和新用途。利用納米氧化鋅的紫外屏蔽能力，可制成紫外線(xiàn)過(guò)濾器、化妝品防曬霜；利用氧化鋅的電阻變化，可制成報(bào)警器、吸濕離子、傳導(dǎo)溫度計(jì)；利用氧化鋅半導(dǎo)體光敏理論，納米氧化鋅可作為高效光催化劑，用于降解廢水中有機(jī)污染物，凈化環(huán)境。由于納米氧化鋅具有許多優(yōu)異的性能，被廣泛地用于各個(gè)領(lǐng)域，受到科技工作者的廣泛關(guān)注。

納米氧化鋅的制備方法很多，但國(guó)內(nèi)目前尚沒(méi)有成熟、比較先進(jìn)的工業(yè)化制備技術(shù)，目前大多都處于實(shí)驗(yàn)研究階段，一般可分為物理方法和化學(xué)方法。物理方法多為采用特殊的粉碎技術(shù)，將普通級(jí)粉體粉碎成細(xì)小的微粒，其缺點(diǎn)是能耗大，工業(yè)化困難；化學(xué)法是在控制一定的條件下，使得原子或分子成核，生成或凝聚成具有一定尺寸和形狀的粒子。化學(xué)法是我國(guó)目前納米材料研究的主要方法，又可以分為氣相法，液相法，固相法三種。從工業(yè)化的角度制備納米氧化鋅仍然需要解決的問(wèn)題是：(1)粒度分布不均；(2)產(chǎn)品重復(fù)性較差；(3)工程化困難等。

傳統(tǒng)納米氧化鋅粉分散于樹(shù)脂涂料中，通常需借助機(jī)械研磨分散，其納米研磨分散機(jī)，存在著造價(jià)高昂、損耗高、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，因此，納米金屬粉的應(yīng)用有一定困難度。傳統(tǒng)技術(shù)的納米鋅，極易氧化，即納米氧化鋅(原納米氧化鋅粉體，表面已改變其活性結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換為氧化態(tài)、鈍化且失去活性的氧化鋅)，存在殺菌率低、持久性差、成本高等情況，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)運(yùn)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的主要是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種帶有超聲波制備裝置的納米氧化鋅自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。

本實(shí)用新型包括超聲波制備裝置、鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐、旋轉(zhuǎn)填料床和產(chǎn)物儲(chǔ)槽，所述旋轉(zhuǎn)填料床的結(jié)構(gòu)包括外殼，外殼上設(shè)置氣體進(jìn)口、液體進(jìn)口、氣體出口以及液體出口，外殼內(nèi)設(shè)置絲網(wǎng)制成的環(huán)狀填料，旋轉(zhuǎn)填料床的氣體進(jìn)口設(shè)于外殼的頂部，液體出口設(shè)于外殼的底部，填料層的軸線(xiàn)方向垂直于液體出口和氣體進(jìn)口的開(kāi)口方向，液體進(jìn)口和氣體出口為管狀，液體進(jìn)口外套設(shè)氣體出口且二者呈同心圓環(huán)設(shè)置，所述鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐與旋轉(zhuǎn)填料床的液體進(jìn)口相連接，所述超聲波制備裝置包括超聲波發(fā)生器、超聲波反應(yīng)槽體、高壓氣體氣蝕裝置、反應(yīng)助劑導(dǎo)入器、導(dǎo)入管和套管，所述超聲波反應(yīng)槽體頂部設(shè)有可拆卸的蓋體，所述蓋體上設(shè)有超聲波發(fā)生器安裝口、進(jìn)氣口和進(jìn)料口，所述超聲波發(fā)生器的殼體固定安裝在蓋體的超聲波發(fā)生器安裝口處，且超聲波發(fā)生器的超聲波輸出桿插入到超聲波反應(yīng)槽體內(nèi)，所述高壓氣體氣蝕裝置包括高壓氣泵、旋轉(zhuǎn)接頭和氣蝕連接管，所述高壓氣泵固定在蓋體上，所述氣蝕連接管通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭與高壓氣泵的高壓氣出口連通，且氣蝕連接管伸入超聲波反應(yīng)槽體內(nèi)，所述反應(yīng)助劑導(dǎo)入器安裝在蓋體上，且反應(yīng)助劑導(dǎo)入器的出口與蓋體的進(jìn)料口連通，所述導(dǎo)入管的一端與蓋體的進(jìn)料口連通，所述套管套在導(dǎo)入管外。超聲波反應(yīng)槽體的出口連接緩沖罐，緩沖罐的氣體出口與旋轉(zhuǎn)填料床的氣體進(jìn)口連接，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口連接產(chǎn)物儲(chǔ)槽。

所述液體出口與外殼的底部設(shè)置為一體，外殼的底部呈V狀結(jié)構(gòu)。

所述旋轉(zhuǎn)填料床液體進(jìn)口外套設(shè)氣體出口，且二者呈同心環(huán)狀設(shè)置，液體進(jìn)口與耐腐蝕泵相連，而且其連接管路上設(shè)置液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)和閥門(mén)B，耐腐蝕泵與鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐相連，旋轉(zhuǎn)填料床液體出口與產(chǎn)物儲(chǔ)槽相連，蒸汽釜與緩沖罐相連，緩沖罐的氣體出口管路與旋轉(zhuǎn)填料床氣體進(jìn)口相連，其管路上配有閥門(mén)A和氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

所述環(huán)狀填料的軸線(xiàn)方向垂直于液體出口和氣體進(jìn)口的開(kāi)口方向。

所述高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器分別是一對(duì)高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器，所述一對(duì)高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器分別置于超聲波發(fā)生器的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型提供一種帶有超聲波制備裝置的納米氧化鋅自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，超重力技術(shù)以其強(qiáng)化傳遞過(guò)程和微觀混合的核心特性在化學(xué)工業(yè)中顯現(xiàn)出了極大的優(yōu)勢(shì)，利用其高效的傳質(zhì)性能增加脫氨效率，客觀上也使得溶液呈現(xiàn)較高的過(guò)飽和度，利用其均勻微觀混合原理為形成納米粒子提供了條件。該裝置傳遞效果顯著，動(dòng)力能耗少，而且設(shè)備體積小，具有自清洗作用，不易結(jié)垢、堵塞。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型超聲波制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、蒸汽釜；2、緩沖罐；3、閥門(mén)A；4、氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)；5、變頻器；6、旋轉(zhuǎn)填料床；7、產(chǎn)物儲(chǔ)槽；8、液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)；9、閥門(mén)B；10、耐腐蝕泵；11、鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐；6-1、電機(jī)；6-2、氣體進(jìn)口；6-3、填料層；6-4、液體分布器；6-5、液體進(jìn)口； 6-6、氣體出口；6-7、液體出口；21、超聲波發(fā)生器；22、超聲波反應(yīng)槽體；22-1、蓋體； 23-1、高壓氣泵；23-2、旋轉(zhuǎn)接頭；23-3、氣蝕連接管；24、反應(yīng)助劑導(dǎo)入器；25、導(dǎo)入管；26、套管。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。

如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型包括超聲波制備裝置、鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐11、旋轉(zhuǎn)填料床6和產(chǎn)物儲(chǔ)槽7，所述旋轉(zhuǎn)填料床6的結(jié)構(gòu)包括外殼，外殼上設(shè)置氣體進(jìn)口6-2、液體進(jìn)口6-5、氣體出口6-6以及液體出口6-7，外殼內(nèi)設(shè)置絲網(wǎng)制成的環(huán)狀填料6-3，旋轉(zhuǎn)填料床6的氣體進(jìn)口6-2設(shè)于外殼的頂部，液體出口6-7設(shè)于外殼的底部，填料層6-3 的軸線(xiàn)方向垂直于液體出口6-7和氣體進(jìn)口6-2的開(kāi)口方向，液體進(jìn)口6-5和氣體出口6-6 為管狀，液體進(jìn)口6-5外套設(shè)氣體出口6-6且二者呈同心圓環(huán)設(shè)置，所述鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐 11與旋轉(zhuǎn)填料床的液體進(jìn)口6-5相連接，所述超聲波制備裝置包括超聲波發(fā)生器21、超聲波反應(yīng)槽體22、高壓氣體氣蝕裝置、反應(yīng)助劑導(dǎo)入器24、導(dǎo)入管25和套管26，所述超聲波反應(yīng)槽體22頂部設(shè)有可拆卸的蓋體22-1，所述蓋體22-1上設(shè)有超聲波發(fā)生器安裝口、進(jìn)氣口和進(jìn)料口，所述超聲波發(fā)生器21的殼體固定安裝在蓋體22-1的超聲波發(fā)生器安裝口處，且超聲波發(fā)生器21的超聲波輸出桿插入到超聲波反應(yīng)槽體22內(nèi)，所述高壓氣體氣蝕裝置包括高壓氣泵23-1、旋轉(zhuǎn)接頭23-2和氣蝕連接管23-3，所述高壓氣泵23-1 固定在蓋體22-1上，所述氣蝕連接管23-3通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭23-2與高壓氣泵23-1的高壓氣出口連通，且氣蝕連接管23-3伸入超聲波反應(yīng)槽體22內(nèi)，所述反應(yīng)助劑導(dǎo)入器24安裝在蓋體22-1上，且反應(yīng)助劑導(dǎo)入器24的出口與蓋體22-1的進(jìn)料口連通，所述導(dǎo)入管25 的一端與蓋體22-1的進(jìn)料口連通，所述套管26套在導(dǎo)入管25外。超聲波反應(yīng)槽體22的出口連接緩沖罐2，緩沖罐2的氣體出口與旋轉(zhuǎn)填料床的氣體進(jìn)口6-2連接，旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口6-7連接產(chǎn)物儲(chǔ)槽7。

所述液體出口6-7與外殼的底部設(shè)置為一體，外殼的底部呈V狀結(jié)構(gòu)。

所述旋轉(zhuǎn)填料床6液體進(jìn)口6-5外套設(shè)氣體出口6-6，且二者呈同心環(huán)狀設(shè)置，液體進(jìn)口6-5與耐腐蝕泵10相連，而且其連接管路上設(shè)置液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)8和閥門(mén)B9，耐腐蝕泵10與鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐11相連，旋轉(zhuǎn)填料床液體出口6-7與產(chǎn)物儲(chǔ)槽7相連，蒸汽釜1 與緩沖罐2相連，緩沖罐2的氣體出口管路與旋轉(zhuǎn)填料床氣體進(jìn)口6-2相連，其管路上配有閥門(mén)A3和氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)4。

所述環(huán)狀填料6-3的軸線(xiàn)方向垂直于液體出口6-7和氣體進(jìn)口6-2的開(kāi)口方向。

所述高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器4分別是一對(duì)高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器4，所述一對(duì)高壓氣體氣蝕裝置和反應(yīng)助劑導(dǎo)入器4分別置于超聲波發(fā)生器21的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置。

工作方式及原理：

首選利用納米鋅前驅(qū)物添加溶劑，配置成納米氧化鋅前驅(qū)液，置入超聲波反應(yīng)槽體22 內(nèi)，開(kāi)啟超聲波發(fā)生器21進(jìn)行超聲波照射，同時(shí)開(kāi)啟氣體導(dǎo)入器23以產(chǎn)生氣蝕效果；反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中，可以開(kāi)啟反應(yīng)助劑導(dǎo)入器4在反應(yīng)熱區(qū)添加高分子型界面活性劑、還原劑及安定劑以保證反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行；反應(yīng)結(jié)束后，收集前述步驟剝落產(chǎn)生的鋅粒子，導(dǎo)入真空高溫烘箱進(jìn)行再結(jié)晶，即可獲得易于分散、使用方便的納米氧化鋅。

通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的制備納米氧化鋅的工藝，將鋅氨絡(luò)合物與蒸汽在旋轉(zhuǎn)填料床中發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋅的前驅(qū)體，經(jīng)焙燒后制得納米氧化鋅，步驟為：

A：鋅氨絡(luò)合液的準(zhǔn)備：將碳酸氫銨、氨水和粗品氧化鋅按一定比例進(jìn)行配置；制得鋅氨絡(luò)合物，使各組份的摩爾比例為；鋅氨絡(luò)合液中鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占溶液總質(zhì)量的5-20％；

B：堿式碳酸鋅的制備：?jiǎn)?dòng)旋轉(zhuǎn)填料床、液體循環(huán)泵和蒸汽釜，通過(guò)變頻器、閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)其大小，氣液兩相在旋轉(zhuǎn)填料床中完成氣液混合、反應(yīng)結(jié)晶和沉淀等過(guò)程，生成的納米氧化鋅前驅(qū)體堿式碳酸鋅和水混合液進(jìn)入液體儲(chǔ)槽，具體包括，熱蒸汽由蒸汽釜1產(chǎn)生通過(guò)緩沖罐2，經(jīng)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)4計(jì)量后從氣體進(jìn)口6.2進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床6，蒸汽的溫度壓力可通過(guò)加熱設(shè)備自動(dòng)控制為120～160℃。熱蒸汽進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床后沿徑向通過(guò)填料層6.3進(jìn)入填料層內(nèi)側(cè)，從套管式氣體出口6.6排出。鋅氨絡(luò)合液從鋅氨絡(luò)合液儲(chǔ)罐11 中在耐腐蝕泵10作用下經(jīng)過(guò)液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)8計(jì)量后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)部液體分布器 6.4，經(jīng)液體分布器6.4均勻地噴灑在填料層內(nèi)緣上，在強(qiáng)大的離心力的作用下沿徑向由內(nèi)到外通過(guò)填料層6.3，與熱蒸汽實(shí)現(xiàn)接觸反應(yīng)，完成蒸氨沉鋅過(guò)程，熱蒸汽與鋅氨絡(luò)合液氣液比為(10～80)kg∶(40～400)L。反應(yīng)后的液體(即含有氧化鋅前軀物的混合物，也即堿式碳酸鋅混合物ZnCO₃·2Zn(OH)₂·H₂O)在離心力的作用下被填料層甩至轉(zhuǎn)子外沿，匯集后經(jīng)液體出口6.7進(jìn)入產(chǎn)物儲(chǔ)槽7，出口氣體經(jīng)過(guò)回收凈化排空，旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻器5調(diào)節(jié)控制旋轉(zhuǎn)速度為200-2800r/min。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(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，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。