一种研究离子结晶反应成核动力学的装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于化学反应动力学技术领域，涉及一种研究离子结晶反应成核动力学的装置。所述的装置包括压力罐、加料储罐、电极、成核管、稀释罐以及各连接管道，压力罐用于储存加压气体并通过连接管道分别与两个加料储罐相连接；两个加料储罐通过连接管道依次与电极，成核管连接，以使两个加料储罐中分别加入的反应液可以同时在压力罐中的加压气体的作用下进入成核管混合后进行结晶成核反应；成核管中完成结晶成核反应的反应混合液进一步通过连接管道进入稀释罐用稀释液进行稀释。利用本发明专利技术的装置，能够在进行离子结晶反应成核动力学研究时，避免实验后液体在装置中的残留，并省去加工精度要求高和易漏液的活塞结构。

A Device for Studying Nucleation Kinetics of Ion Crystallization Reaction

The invention belongs to the technical field of chemical reaction kinetics, and relates to a device for studying the nucleation kinetics of ion crystallization reaction. The device comprises a pressure tank, a feeding tank, an electrode, a nucleating tube, a diluting tank and connecting pipes. The pressure tank is used to store pressurized gas and is connected with two feeding tanks through connecting pipes respectively. The two feeding tanks are connected with the electrodes in turn through connecting pipes, and the nucleating pipes are connected so that the reaction liquids added separately in the two feeding tanks can be simultaneously in the pressure tank. Under the action of pressurized gas, the reaction mixture which completes the crystallization nucleation reaction in the nucleating tube is further diluted into the dilution tank by the diluent through the connecting pipe. The device of the invention can avoid the residual liquid in the device after experiment, and omit the piston structure with high processing precision and easy leakage when studying the nucleation kinetics of ionic crystallization reaction.

【技术实现步骤摘要】
一种研究离子结晶反应成核动力学的装置
本专利技术属于化学反应动力学
，涉及一种研究离子结晶反应成核动力学的装置。
技术介绍
对于离子型沉淀反应mAa++nBb-->AmBn，分别含两种沉淀离子Aa+和Bb-的两种反应液混合后，在过饱和度作用下反应混合液中瞬间生成沉淀颗粒AmBn。反应混合液中单位体积、单位时间内生成的沉淀颗粒AmBn的总个数即为离子结晶反应的成核速率，单位为个/m3·s。离子结晶反应的成核速率的大小与Aa+和Bb-混合时各自的浓度有关。且对于离子结晶反应，从Aa+和Bb-相遇混合到产生晶核之间的时间极为短暂，通常小于几十个毫秒。因此，为了测定Aa+和Bb-混合时的离子结晶反应的成核速率，一方面需要测定含Aa+和Bb-的两种反应液混合流经成核管时的时间值，另一方面需要测定含Aa+和Bb-的两种反应液混合瞬间所产生的晶核个数。现有的测量离子结晶反应的成核速率的装置主要为Nielsen型成核测量装置，其测量原理如下：(1)在一定温度下，将一定量相同体积的两种反应液分别加入到两个加料储罐中并预热到待反应温度；(2)在一定压力下同时将两个加料储罐上方的两个活塞快速压到底部，从而同时使两个加料储罐内的反应液快速流经循环管道后，在混合器中混合混匀并生成晶核；(3)混合后的反应液再经电极和输出管道流出，进入到预先加入了一定体积稀释液的容器中进行快速稀释、分散。但在用Nielsen型成核测量装置进行测量时存在如下缺点：(1)每次进行成核反应实验后，混合器和输出管道中往往会存有残留液体，残留的液体由于仍然具有较大的过饱和度，从而可能生成晶核而附着在管壁上，从而给之后进行的成核反应实验结果带来较大误差，或者严重时会造成管路阻塞；(2)整个装置要求两个活塞封闭性好，因此活塞加工精度要求高，且活塞长时间使用后由于磨损容易出现漏液现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，以能够在进行离子结晶反应成核动力学研究时，与现有的Nielsen型成核测量装置相比，避免实验后液体在装置中的残留，并省去加工精度要求高和易漏液的活塞结构，从而使整个装置结构简单，易于加工制造、加料、清洗并不漏液。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，所述的装置包括压力罐、加料储罐、电极、成核管、稀释罐以及各连接管道，所述的压力罐用于储存加压气体并通过连接管道分别与两个所述的加料储罐相连接；两个所述的加料储罐通过连接管道依次与所述的电极，所述的成核管连接，以使两个所述的加料储罐中分别加入的反应液可以同时在所述的压力罐中的加压气体的作用下进入所述的成核管混合后进行结晶成核反应；所述的成核管中完成结晶成核反应的反应混合液进一步通过连接管道进入所述的稀释罐用稀释液进行稀释。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其中所述的装置还包括在连接所述的压力罐与所述的加料储罐的连接管道上设置连接的气体洗涤罐，用于加入气体洗涤液对加压气体进行洗涤，除去加压气体中的杂质灰尘。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其中所述的装置还包括设置在连接所述的压力罐与所述的加料储罐的连接管道上的气压阀门。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其中所述的装置还包括设置在每个所述的加料储罐外的水浴套，用于对每个所述的加料储罐中加入的反应液进行加热保温。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其中所述的装置还包括设置在每个所述的加料储罐入口处的加料阀门，以控制加料。本专利技术的有益效果在于，利用本专利技术的研究离子结晶反应成核动力学的装置，能够在进行离子结晶反应成核动力学研究时，与现有的Nielsen型成核测量装置相比，避免实验后液体在装置中的残留，并省去加工精度要求高和易漏液的活塞结构，从而使整个装置结构简单，易于加工制造、加料、清洗并不漏液。附图说明图1为示例性的本专利技术的研究离子结晶反应成核动力学的装置的组成结构图。具体实施方式示例性的本专利技术的研究离子结晶反应成核动力学的装置的组成结构如图1所示，包括压力罐1、气体洗涤罐2、水浴套4、加料储罐5、加料阀门6、气压阀门7、电极8、成核管9、稀释罐10以及各连接管道。压力罐1用于储存加压气体并通过连接管道分别与两个加料储罐5相连接。在连接压力罐1与加料储罐5的连接管道上设置连接气体洗涤罐2，用于加入气体洗涤液3对加压气体进行洗涤，除去加压气体中的杂质灰尘。在连接压力罐1与加料储罐5的连接管道上还设置有气压阀门7。两个加料储罐5通过连接管道依次与电极8，成核管9连接，以使两个加料储罐5中分别加入的反应液可以同时在压力罐1中的加压气体的作用下进入成核管9混合后进行结晶成核反应。每个加料储罐5外设置水浴套4，用于对每个加料储罐5中加入的反应液进行加热保温。且每个加料储罐5的入口处设置加料阀门6，用于控制加料。成核管9中完成结晶成核反应的反应混合液进一步通过连接管道进入稀释罐10用稀释液进行稀释。上述示例性的本专利技术的研究离子结晶反应成核动力学的装置的操作原理如下。(1)关闭气压阀门7，并向两个加料储罐5中经两个加料阀门6各加入相同体积的反应液。(2)将两个加料储罐5上的加料阀门6均关闭，并将两个加料储罐5中的两种反应液均通过水浴套4保温加热到预定温度。(3)调节压力罐1中的气压，打开气压阀门7，使一定压力的气体将两个加料储罐5中的两种反应液全部吹入至成核管9中反应成核，成核反应生成的含有一定量晶核的溶液又迅速被吹入至稀释罐10中经一定体积的稀释液稀释。(4)两种反应液混合并流经成核管9的时间由电极8测得。上述示例性的本专利技术的研究离子结晶反应成核动力学的装置的具体实验举例如下。在25℃下，首先向气体洗涤罐2中加入一定体积的去离子水并关闭气压阀门7。然后分别将20mL0.1mol/L氯化钙溶液和20mL0.15mol/L草酸溶液加入到两个加料储罐5中。等两种反应液经水域套4中的循环水加热保温至25℃后，调节压力罐1中气压至0.7MPa。迅速打开气压阀门7，0.7MPa的气压将两个加料储罐5中的两种反应液同时、快速压入至成核管9中反应成核，成核管9内反应生成的含有一定量晶核的溶液又迅速被吹入至含有一定体积25℃蒸馏水的稀释罐10中稀释。稀释罐10中有磁子搅拌，搅拌速率为3000-000r/min。等两种反应液全部压入稀释罐10后立即将磁子搅拌转速降低至200r/min，在水浴保温下使草酸钙晶核生长5min。然后用颗粒计数器测量结晶沉淀颗粒总个数n。结合电极8测得的成核时间，计算得到在此条件下的草酸钙沉淀的成核速率G(个/m3·s)，为G＝7.6×1014m-3s-1exp[-3.4/(lnS)2]，其中S为溶液过饱和度。上述实验平行进行5次，每次加料储罐5以及各管道中均无反应液残留，并且整个装置无液体渗漏现象发生。每次清洗加料储罐5和各管道时，只需将两种反应液均改为蒸馏水即可，操作方式如上相同。显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若对本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其特征在于，所述的装置包括压力罐、加料储罐、电极、成核管、稀释罐以及各连接管道，所述的压力罐用于储存加压气体并通过连接管道分别与两个所述的加料储罐相连接；两个所述的加料储罐通过连接管道依次与所述的电极，所述的成核管连接，以使两个所述的加料储罐中分别加入的反应液可以同时在所述的压力罐中的加压气体的作用下进入所述的成核管混合后进行结晶成核反应；所述的成核管中完成结晶成核反应的反应混合液进一步通过连接管道进入所述的稀释罐用稀释液进行稀释。

【技术特征摘要】
1.一种研究离子结晶反应成核动力学的装置，其特征在于，所述的装置包括压力罐、加料储罐、电极、成核管、稀释罐以及各连接管道，所述的压力罐用于储存加压气体并通过连接管道分别与两个所述的加料储罐相连接；两个所述的加料储罐通过连接管道依次与所述的电极，所述的成核管连接，以使两个所述的加料储罐中分别加入的反应液可以同时在所述的压力罐中的加压气体的作用下进入所述的成核管混合后进行结晶成核反应；所述的成核管中完成结晶成核反应的反应混合液进一步通过连接管道进入所述的稀释罐用稀释液进行稀释。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传博，晏太红，宁勇智，郑卫芳，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11