一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置及方法

摘要

本发明属于固体颗粒分散技术领域，特别涉及一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置及方法。本发明装置在密封罩内底部设置升降台，在升降台上设置油浴/水浴锅，在油浴/水浴锅内部设置容器；容器上方设置超声变幅杆，超声变幅杆一端与超声变幅器相连；密封罩上设置通风口；密封罩与真空泵相连。本发明方法通过控制液体的温度，及其所处密闭空间的气压或周围气体的流动速度，根据微米/纳米以及液体本身的性质，创造出一个最适合微米/纳米颗粒分散的环境。同时，本发明方法还采用超声波振荡，防止微米/纳米颗粒在分散过程中再次团聚。使用本发明装置及办法，可以快速有效地将微米/纳米颗粒分散于溶解性相对较差液体中，且分散质量较高。

说明书

技术领域

本发明属于固体颗粒分散技术领域，特别涉及一种用于分散微米/纳米固体 颗粒于液体中的装置及方法。

背景技术

在分散微米/纳米颗粒到液体中时，经常会遇到由于液体的溶解性不够，颗 粒会在液体中大量团聚，很难分散的问题。本专利中将这种溶解性不够的，但 是颗粒最终将分散于其中的微米/纳米固体颗粒称为A液体。在遇到这种问题时， 通常会选择一种溶解性好的液体作为媒介，本专利中将该液体称为B液体。通 常情况下，A，B两种液体可以互溶，而且A液体的沸点要高于B液体。分散 过程的具体操作过程如图1所示：

①将微米/纳米固体颗粒加入到B液体中；

②充分超声振荡或机械搅拌上述液体，使得微米/纳米固体颗粒在B液体中 充分分散，得到分散有微米/纳米固体颗粒的B液体；

③将A液体加入分散有微米/纳米固体颗粒的B液体中，得到混合液体；

④充分超声振荡或机械搅拌混合液体，得到分散有微米/纳米固体颗粒的混 合液体(A、B)；

⑤加热分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)，使得B液体挥发出 来，得到分散有微米/纳米固体颗粒的A液体。

上述过程试图将微米/纳米固体颗粒分散于溶解性较差的液体中，但是实际 使用中，其效果还不是很理想，主要问题就出在上述过程中的第⑤步。首先， 在B液体挥发的过程中，由于缺少足够的搅拌，微米/纳米固体颗粒可能会重新 团聚在一起；其次，第⑤步中B液体的挥发过程也是非常耗时的，尤其是在加 热温度由于各种原因不能超过B液体沸点的情况下。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体 中的装置及方法。

一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置，在密封罩内底部设置升 降台，在升降台上设置油浴/水浴锅，在油浴/水浴锅内部设置容器；容器上方设 置超声变幅杆，超声变幅杆一端与超声变幅器相连；密封罩上设置通风口；密 封罩与真空泵相连。

所述超声变幅器与控制器相连。

所述密封罩上设置操作窗。

该装置每一部分的功能如下：

控制器可以控制超声变幅器的工作频率、时间和功率；

超声变幅器接收控制器传来的指令，控制超声变幅杆，产生超声波；

超声变幅杆用于向盛放于容器中的液体发出超声波；

通风口用于控制密封罩内的环境是否与大气连通；

密封罩用于产生一个密闭空间，同时具有降噪功能；

容器用于盛放需要处理的液体；

油浴/水浴锅用于加热需要处理的液体，并使需要处理的液体保持预先设定 的温度；

升降台用于控制容器和油浴/水浴锅的高度，使得超声变幅杆插入液体的深 度合适；

真空泵用于抽出密封罩中的气体。

一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置的使用方法，其具体步骤 如下：

(1)将分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体倒入容器中；

(2)容器放置在油浴/水浴锅中；

(3)调节升降台的高度，使超声变幅杆插入分散有微米/纳米固体颗粒的混 合液体中；

(4)开启超声变幅器，用超声波振荡分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体；

(5)根据需要选择是否打开通风口；

(6)开启油浴/水浴锅，并设置温度；

(7)开启真空泵。

本装置不仅能够快速方便的完成上述第⑤步过程，还提高了该过程的多样 性。

如果分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)不宜处于沸腾状态下， 则可以同时打开通风口和真空泵，加速密封罩内空气流通，加快挥发过程。

如果常压下分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)中B液体沸点较 高，而分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)又不宜处于高温状态下， 则可以关闭通风口并开启真空泵，降低密封罩内的压力，进而降低B液体沸点， 使得第⑤步过程在较低温度下完成。

本发明的有益效果为：

本发明将数个功能各不相同的部件，有机地结合在一起，组成了一台适用 于将微米/纳米固体颗粒分散于溶解性较差的液体中的装置并形成相应的分散方 法。首先，装置操作方便简单，易于上手。其次，装置中各个部分协同作用， 可以同时控制液体的温度，及其所处密闭空间的气压或周围气体的流动速度。 从而，可以根据微米/纳米以及液体本身的性质，灵活地创造出一个最适合微米/ 纳米颗粒分散的环境，在保证微米/纳米颗粒及液体不会变质的前提下，加速微 米/纳米颗粒的分散过程。此外，本发明在分散过程中对液体加以超声振荡，可 以防止微米/纳米颗粒的再次团聚，从而达到较好地分散效果。

附图说明

图1为分散微米/纳米固体颗粒于溶解性较差液体中的过程示意图；

图2为本发明用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置结构示意图；

图中标号：1-控制器、2-超声变幅器、3-超声变幅杆、4-通风口、5-密封罩、 6-容器、7-油浴/水浴锅、8-升降台、9-真空泵。

具体实施方式

本发明提供了一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置，下面结合 附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置，在密封罩5内底部设置 升降台8，在升降台8上设置油浴/水浴锅7，在油浴/水浴锅7内部设置容器6； 容器6上方设置超声变幅杆3，超声变幅杆3一端与超声变幅器2相连；密封罩 5上设置通风口4；密封罩5与真空泵9相连。

所述超声变幅器2与控制器1相连。

所述密封罩5上设置操作窗。

该装置每一部分的功能如下：

控制器1可以控制超声变幅器2的工作频率、时间和功率；

超声变幅器2接收控制器1传来的指令，控制超声变幅杆3，产生超声波；

超声变幅杆3用于向盛放于容器6中的液体发出超声波；

通风口4用于控制密封罩5内的环境是否与大气连通；

密封罩5用于产生一个密闭空间，同时具有降噪功能；

容器6用于盛放需要处理的液体；

油浴/水浴锅7用于加热需要处理的液体，并使需要处理的液体保持预先设 定的温度；

升降台8用于控制容器6和油浴/水浴锅7的高度，使得超声变幅杆3插入 液体的深度合适；

真空泵9用于抽出密封罩5中的气体。

一种用于分散微米/纳米固体颗粒于液体中的装置的使用方法，其具体步骤 如下：

(1)将分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体倒入容器6中；

(2)容器6放置在油浴/水浴锅7中；

(3)调节升降台8的高度，使超声变幅杆3插入分散有微米/纳米固体颗粒 的混合液体中；

(4)开启超声变幅器2，用超声波振荡分散有微米/纳米固体颗粒的混合液 体；

(5)根据需要选择是否打开通风口4；

(6)开启油浴/水浴锅7，并设置温度；

(7)开启真空泵9。

本装置不仅能够快速方便的完成上述第⑤步过程，还提高了该过程的多样 性。

如果分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)不宜处于沸腾状态下， 则可以同时打开通风口4和真空泵9，加速密封罩5内空气流通，加快挥发过程。

如果常压下分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)中B液体沸点较 高，而分散有微米/纳米固体颗粒的混合液体(A、B)又不宜处于高温状态下， 则可以关闭通风口4并开启真空泵9，降低密封罩5内的压力，进而降低B液体 沸点，使得第⑤步过程在较低温度下完成。

将表面修饰有油胺的纳米二硫化钼颗粒溶解于液体石蜡(A液体)，表面修 饰有油胺的纳米二硫化钼颗粒类似于膏状物，显然颗粒之间存在团聚；采用本 申请背景技术中介绍的方法完成其分散过程，其中B液体为环己烷；在第⑤步 中，为防止纳米二硫化钼被氧化，分散温度选定为60℃；如果采用上述方法， 只是将混合液体加热并保持在60℃，液体中的环己烷需要10小时以上的时间， 才能彻底挥发完毕，并且得到的分散体系分散效果不好，常温下静置2～3天后， 即出现沉淀；但是，如果采用本发明装置及方法完成同样样品的第⑤步过程， 温度仍然设定在60℃，打开通风口、真空泵，并加以超声波搅拌，环己烷的挥 发速度明显提高，只需要5～6个小时即可，并且得到的分散体系的分散效果较 好，常温下静置10天之后，都不会出现沉淀。