[發(fā)明專利]一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置及實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011600806.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN112844271A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳立群;王雅靜;范亞飛;張一帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/10
• 分類號(hào): B01J19/10;B01D9/02
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明涉及一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置及實(shí)驗(yàn)方法；包括超聲發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿、發(fā)射端、示波器、超聲探頭和反射板；所述超聲換能器設(shè)置有兩個(gè)，一個(gè)超聲換能器通過變幅桿連接發(fā)射端，另一個(gè)超聲換能器固定在反射板上；發(fā)射端位于反射板上方；示波器連接超聲探頭，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置的超聲頻率以及電壓幅值；本發(fā)明先在弱諧振狀態(tài)下注射水滴在反射板表面上，然后調(diào)節(jié)反射板下方的超聲換能器，通過超聲振動(dòng)使得反射板處水滴上下起跳，將注射水滴與超聲振動(dòng)反射板這兩個(gè)動(dòng)作分開進(jìn)行，避免同時(shí)操作造成混亂的問題，無需操作者具有很高的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料懸浮無容器處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

近年來，超聲波在物理、生物、醫(yī)學(xué)、測(cè)量以及工業(yè)等學(xué)科和領(lǐng)域中已經(jīng)獲得了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在合成化學(xué)、高分子化學(xué)、電化學(xué)、萃取與浸取、乳化與破乳和凝聚等過程中的應(yīng)用屢見報(bào)道﹐但對(duì)超聲場(chǎng)強(qiáng)化結(jié)晶過程的研究卻并不多，特別是超聲用于溶液結(jié)晶過程的研究很少,且大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。采用適宜的功率超聲，能通過影響結(jié)晶過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程，從而控制結(jié)晶過程，影響結(jié)晶行為，獲得不同需求的晶體。

一般認(rèn)為，超聲波對(duì)結(jié)晶的影響，主要是通過空化作用進(jìn)行的，在溶液中傳播的超聲波存在一個(gè)正負(fù)壓強(qiáng)的交變周期，使溶液中的介質(zhì)斷裂形成微泡，產(chǎn)生的空化作用，促使結(jié)晶-溶解可逆反應(yīng)向著結(jié)晶方向進(jìn)行。與其他刺激起晶法和投種起晶法相比，超聲波成核所要求的過飽和度較低，生長速度快，所得的晶核較均勻、完整、光潔，晶核和成品晶體尺寸分布范圍較小，變異系數(shù)較低。廣泛應(yīng)用在化工、制藥以及輕工等方面的精制技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)晶方法主要通過加入溶劑和控制結(jié)晶溫度導(dǎo)致溶液過飽和，完成結(jié)晶過程，但操作過程繁瑣復(fù)雜、所得產(chǎn)品粒度分布不均、成核時(shí)間久，品質(zhì)較差。

針對(duì)以上問題，故，有必要對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了過飽和度溶液難以成核、品質(zhì)無法保證的問題，提出一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置及實(shí)驗(yàn)方法，其屬于無接觸、無污染、操作方法簡(jiǎn)單的裝置，以期待解決目前溶液結(jié)晶處理過程中的難以成核，空化作用帶來腐蝕反應(yīng)器，機(jī)械振動(dòng)大，噪音大問題。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置，包括超聲發(fā)生器、超聲換能器、變幅桿、發(fā)射端、示波器、超聲探頭和反射板；所述超聲換能器設(shè)置有兩個(gè)，一個(gè)超聲換能器通過變幅桿連接發(fā)射端，另一個(gè)超聲換能器固定在反射板上；發(fā)射端位于反射板上方；示波器連接超聲探頭，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置的超聲頻率以及電壓幅值。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述超聲探頭固定在反射板上的換能器頻率范圍是20千赫茲至60千赫茲。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述反射板表面形狀為中間帶尖平面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述反射板表面為超疏水表面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述反射板表面噴涂有青山TIS納米涂層。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述超聲波發(fā)生器、超聲換能器以及變幅桿之間具有電信號(hào)連接，超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻交流電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲換能器工作。

一種溶液結(jié)晶的超聲懸浮裝置的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一，調(diào)整超聲波發(fā)生器輸出高頻超聲電信號(hào)，通過變幅桿驅(qū)動(dòng)超聲換能器工作，并觀測(cè)示波器顯示的電壓幅值，根據(jù)示波器顯示的電壓幅值數(shù)據(jù)確定超聲懸浮裝置工作在諧振狀態(tài)；

步驟二，調(diào)節(jié)反射板與發(fā)射端的距離，使發(fā)射端與反射板之間的距離大于第一個(gè)諧振距離，其距離差值為第一諧振距離的10％，并使反射板的尖位于裝置的中心軸線處；

步驟三，使用微量可調(diào)移液器量取體積10μl-50μl的水滴注射到反射板的尖處，并確保溶液不會(huì)被尖穿透；