一种分散系统及利用其进行混合均匀性在线监测的方法与流程

本发明涉及一种分散装置及混合均匀性在线监测的方法。

背景技术：

目前许多领域悬浊液体的配制是在不透明的容器内进行的，在配制过程中难以判断容器内的分散系是否分散均匀，即使在透明的容器内，也不能用人体的肉眼精确判断分散系是否分散均匀。石墨烯和氧化石墨烯在应用时，通常是将它们分散在溶剂中，由于石墨烯具有团聚、难以被均匀分散的特点，再加上在不透明的容器中而且分散系统组分复杂的情况下，石墨烯是否被分均匀，更是难以实现实时同步在线精确测量。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的分散体系难以在线精确测量的技术问题，而提供一种分散系统及利用其进行混合均匀性在线监测的方法。

本发明的分散系统，包括分散罐、循环泵和在线浊度仪；其中分散罐的上部设置进料口、在分散罐的底部设置出料口，在分散罐的侧壁上部设置回流料口；分散罐中设置搅拌器；在分散罐中部的内壁上设置托盘，所述托盘上固定有至少一个防水超声波振子；在分散罐1的底部还设置排料口；分散罐的出料口下部的管道分成两支，一支是经循环泵与回流料口相连；另一支是经在线浊度仪与回流料口相连；在线浊度仪包括具有在线显示分散系的浊度的电子设备。

利用上述的分散系统进行混合均匀性在线监测的方法，包括以下步骤：

一、电子设备根据设定的时间周期采集所述浊度仪检测的浊度数据，并计算出浊度变化值；

二、若设定时间内的所述浊度变化值在设定范围内，所述电子设备触发指定操作。

本发明的分散系统，固体物料和液体物料通过进料口加入到分散罐中，物料经过多级分散盘的高速搅拌进行剪切乳化分散，再配合固定在可拆卸托盘的防水超声波振子的超声振动分散，分散罐中的浊液一部分经循环泵通过透明的物料循环管进行循环，实现分散罐上下互通、流体上下循环，又进一步加速分散，三者结合使物料快速达到均一、稳定；分散罐中一部分经流量控制阀调控流量后再进入到在线浊度仪中，最后返回至分散罐中；在线监测的方法是：在物料分散的初期，体系中的浊度会有较大浮动，随分散时间的延长，连接浊度仪上的电子设备显示的浊度值趋于一个确定值，或浊度变化范围变小，以此来判断悬浊液的分散是否均匀，可实现在线精确测量，整个分散过程中悬浊液在不同分散时间段的浊度和时间的关系曲线也实时同步显示在控制电脑上，还可以文本格式被实时记录，根据浊度变化启动下一步的操作。另外，从透明的物料循环管上也可以粗略判断体系的浊度。

本发明可用悬浊液体配制领域。

附图说明

图1是本发明的悬浊液混合均匀性在线监测的分散系统示意图；

图2是分散罐1的结构示意图；

图3是图2aa向剖面视图；

图4是圆环形托盘1-5与分散罐1内壁的卡接示意图；

图5是实施例1的悬浊液混合均匀性在线监测的分散系统示意图；

图6是实施例1中圆环形托盘与防水超声波振子的安装方式示意图。

图中，1为分散罐，1-1为进料口，1-2为出料口，1-3为回流料口，1-4为搅拌器，1-4-1为搅拌电机，1-4-2为搅拌轴，1-4-3为分散盘，1-5为托盘，1-6为防水超声波振子，1-7为排料口，1-8为支撑卡扣，1-9为螺旋管水夹套，1-10为螺母套件；2为循环泵，3为物料可视循环管，4为流量控制阀，5为在线浊度仪，6为固体计量加料装置，7为液体计量加料装置。

具体实施方式

具体实施方式一：(参见附图1、2、3)本实施方式的一种分散系统，包括分散罐1、循环泵2和在线浊度仪5；

其中分散罐1的上部设置进料口1-1、在分散罐1的底部设置出料口1-2，在分散罐1的侧壁上部设置回流料口1-3；分散罐1中设置搅拌器1-4，搅拌器1-4由搅拌电机1-4-1、与搅拌电机1-4-1连接的搅拌轴1-4-2和固定在搅拌轴1-4-2上的平行设置的多个分散盘1-4-3组成；在分散罐1中部的内壁上设置托盘1-5，所述托盘上固定有至少一个防水超声波振子1-6；在分散罐1的底部还设置排料口1-7；

分散罐1的出料口1-2下部的管道分成两支，一支是经循环泵2与回流料口1-3相连；另一支是经在线浊度仪5与回流料口1-3相连；

线浊度仪5包括具有在线显示分散体系的浊度的电子设备5-1。

本实施方式的电子设备安装浊度仪软件，可进行测量数据的储存、查阅、分析和打印，并能发出操作指令。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是搅拌器1-4包括搅拌电机1-4-1、与搅拌电机1-4-1连接的搅拌轴1-4-2和固定在所述搅拌轴1-4-2上的至少两个分散盘(1-4-3)；其他与具体实施方式一相同。

本实施方式的设置，可以加大物料的混合力度。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是分散盘1-4-3与水平面均呈25～35°倾斜角；其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是多个分散盘1-4-3的直径从上往下逐级递减；其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是分散盘的个数为3～6个；其他与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是托盘1-5为可拆卸式；可拆卸式托盘1-5的安装方式为：在分散罐1中部的内壁上均匀固定3～6个支撑卡扣1-8，支撑卡扣1-8的侧壁为可与分散罐内壁贴合的弧形，上表面为平面且设置有安装孔，所有支撑卡扣1-8的上表面位于同一个平面上；将可拆卸式托盘1-5放置在支撑卡扣1-8上，并通过安装孔固定；其他与具体实施方式一至五之一相同。

在实际运用中，超声波振子的振动会使与它接触的部分磨损，本实施方式的设置，可在长期使用托盘被磨损后，直接将托盘更换即可，方便又节约。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是托盘1-5为圆环形或矩形环；其他与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是分散系统还包括物料可视循环管3，物料可视循环管3设置在循环泵2与回流料口1-3之间；其他与具体实施方式一至七之一相同。

本实施方式的设置方便操作人员肉眼粗略观察管内物料的分散程度。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是物料可视循环管3为透明石英管或透明塑料管；其他与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是该分散系统还包括固体计量加料装置6和液体计量加料装置7，并与分散罐1的进料口1-1连接；其他与具体实施方式一至九之一相同。

固体计量加料装置6和液体计量加料装置7用于对加入分散罐1的固体原料和液体原料进行计量。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是该分散系统在分散罐1的外壁还设置螺旋管水夹套1-5；其他与具体实施方式一至十之一相同。

在分散盘进行高剪切乳化时，会产生热量，悬浊液里颗粒的布朗运动变得剧烈，有可能形成二次团聚，采用螺旋管水夹套设计，管道内通入冷媒，可以有效控制分散罐体内部的温度，也有利于方便产品后期对分散罐底部进行改造和维护。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是防水超声波振子1-4-5的个数为4～12个；其他与具体实施方式一至十一之一相同。

具体实施方式十三：利用具体实施方式一所述的一种分散系统进行混合均匀性在线监测的方法，包括以下步骤：

一、所述电子设备(5-1)根据设定的时间周期采集所述浊度仪检测的浊度数据；

二、若设定时间内的所述浊度数据变化值在设定范围内，所述电子设备(5-1)触发指定操作。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十三不同的是所述指定操作包括：开启排料口(1-7)阀门或者弹出分散度良好的窗口；其他与具体实施方式十三相同。

用下面的实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：(参见附图5、图6)本实施例的悬浊液混合均匀性在线监测分散系统由分散罐1、循环泵2、物料可视石英循环管3、流量控制阀4、在线浊度仪5、固体计量加料装置6和液体计量加料装置7组成；

其中分散罐1的上部设置进料口1-1、在分散罐1的底部设置出料口1-2，在分散罐1的侧壁上部设置回流料口1-3；分散罐1中设置搅拌器1-4，搅拌器1-4由搅拌电机1-4-1、与搅拌电机1-4-1连接的搅拌轴1-4-2和固定在搅拌轴1-4-2上的平行设置且与水平面均呈30°倾斜角的两个分散盘1-4-3组成；在分散罐1中部的内壁上均匀焊接4个支撑卡扣1-8，将圆环形托盘1-5放置在支撑卡扣1-8上，并用螺母套件1-10将圆环形托盘1-5紧固定在支撑卡扣1-8上，按照圆周阵列方式在可拆卸圆环形托盘1-5上固定八个防水超声波振子1-6；在分散罐1的底部还设置排料口1-7；在分散罐1的外壁还设置螺旋管水夹套1-10；分散罐1的出料口1-2下部的管道分成两支，一支是经循环泵2、物料可视石英循环管3与回流料口1-3相连；另一支是经流量控制阀4、在线浊度仪5与回流料口1-3相连；固体计量加料装置6和液体计量加料装置7，并与分散罐1的进料口1-1连接；两个分散盘1-4-3中上部的为一级分散盘，下部的为二级分散盘，二级分散盘的半径为一级分散盘半径的一半；在线浊度仪5具有在线显示分散系的浊度的电脑5-1。

利用上述的一种分散系统进行混合均匀性在线监测的方法，按以下步骤进行：

一、将石墨烯和水通过进料口加入到分散罐中，物料经过二级分散盘的高速搅拌进行剪切乳化分散，再配合八个固定在可拆卸托盘的防水超声波振子的超声振动分散，分散罐中的浊液一部分经循环泵通过石英物料循环管进行循环，实现分散罐上下互通、流体上下循环，又进一步加速分散；分散罐中一部分经流量控制阀调控流量后再进入到在线浊度仪中，最后返回至分散罐中；电脑5-1根据设定的时间周期采集所述浊度仪检测的浊度数据，并计算出浊度变化值；

二、若设定时间内的所述浊度变化值在设定范围内，所述电子设备(5-1)触发开启排料口1-7的阀门，将混合均匀的物料排出分散罐。

本实施例在物料分散的初期，体系中的浊度会有较大浮动，从透明的物料循环管上也可以粗略判断体系的浊度，随分散时间的延长，连接浊度仪上的电脑显示的浊度值趋于一个确定值，由此可以判断悬浊液已经分散均匀，电脑5-1根据在线精确测量的浊度值，并经计算出的浊度变化值，发出下一步的操作命令。整个分散过程中悬浊液在不同分散时间段的浊度和时间的关系曲线也实时同步显示在控制电脑上，还可以文本格式被实时记录，实现了石墨烯悬浊液体系的浊度的实时同步在线精确测量和操作。