本發(fā)明涉及一種全自動清洗裝置，特別涉及一種納米催化劑全自動清洗裝置。

背景技術(shù)：

近年來，納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展已廣泛地滲透到催化研究領(lǐng)域，其中最典型的實(shí)例就是納米催化劑的出現(xiàn)及與其相關(guān)研究的蓬勃發(fā)展。納米材料催化劑具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)及表面特性。納米催化劑具有比表面積大、表面活性高等特點(diǎn)，顯示出許多傳統(tǒng)催化劑無法比擬的優(yōu)異特性；此外，納米催化劑還表現(xiàn)出優(yōu)良的電催化、磁催化等性能。

納米催化劑是尺寸在1～100nm之間的顆粒，由于具有良好的催化活性和選擇性，受到行業(yè)的親睞。然而納米催化劑在含有溶劑制備的過程中往往需要加入一定量的表面活性劑維持其納米尺度，因此如何獲得純度高，表面潔凈的納米催化劑是制備過程中的難題之一。通常實(shí)驗(yàn)中采用真空過濾方式清洗納米催化劑，需要人工進(jìn)行清洗換水，其過程效率低，耗費(fèi)時(shí)間長，而且清洗的量受到過濾裝置本身幾何尺寸的影響，單次量在克級以下，不適合規(guī)?；苽浼皩?shí)時(shí)監(jiān)控。

現(xiàn)有技術(shù)通常使用真空過濾系統(tǒng)，超濾膜大小受到過濾裝置中間幾何尺寸影響，因而使用面積較?。贿^濾的量有限；每次清洗完以后人工加水，整個(gè)過程需人為監(jiān)控；隨著溶劑的不斷減少，催化劑在超濾膜表面堆積，導(dǎo)致納米催化劑清洗不均勻，并且堵塞超濾膜孔道，越到后面所費(fèi)的時(shí)間越長；清洗過程中憑經(jīng)驗(yàn)決定是否清洗過程完成，合格率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全自動的、納米催化劑清洗均勻的、能夠批量規(guī)?；a(chǎn)的、便于實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測的納米催化劑全自動清洗裝置。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種納米催化劑全自動清洗裝置，包括：清洗腔、蠕動泵以及至少1個(gè)超濾膜組件；所述超濾膜組件固定在所述清洗腔的內(nèi)部靠近底部的位置，所述清洗腔安裝有進(jìn)水口和放料口，所述進(jìn)水口設(shè)置在所述清洗腔靠上端位置，所述放料口設(shè)置在所述清洗腔靠下端位置；所述超濾膜組件包括多個(gè)超濾膜單元，所述超濾膜單元為由多個(gè)平板超濾膜組成的密封單元；在本技術(shù)方案里，所述超濾膜單元為2個(gè)平板超濾膜組成的密封單元，所述2個(gè)平板超濾膜相互平行，所述蠕動泵的排水口連接所述每個(gè)超濾膜單元，所述排水口設(shè)置在所述2個(gè)平板超濾膜之間，所述平板超濾膜的孔徑小于納米催化劑團(tuán)簇顆粒大小，通過所述蠕動泵使不含有納米催化劑的溶劑廢液透過所述超濾膜組件從所述排水口流出，達(dá)到濃縮納米催化劑漿料的目的。納米催化劑漿料中的一些孔徑小于所述平板超濾膜的表面活性劑、陰陽離子(如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、I^-、SO₄^-、CH₃COO^-等)及其他能溶解在溶劑中的物質(zhì)可隨廢液溶劑排出。所述排水口設(shè)置有離子濃度檢測器，所述離子濃度檢測器用于檢測廢液溶劑內(nèi)的離子濃度，所述離子濃度檢測器可同時(shí)監(jiān)測廢液的電導(dǎo)率。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水口設(shè)有第一控制閥，所述放料口設(shè)有第二控制閥，所述清洗腔內(nèi)安裝有水位控制器，所述清洗腔內(nèi)的液體水位低于設(shè)定值后，所述水位控制器控制所述第一控制閥打開，所述進(jìn)水口往所述清洗腔內(nèi)注入超純水至一定的水位高度，然后所述第一控制閥關(guān)閉。

進(jìn)一步的，所述離子濃度檢測器檢測廢液溶劑內(nèi)的離子濃度低于設(shè)定值時(shí)，所述水位控制器和所述第一控制閥再循環(huán)工作一次后，確保清洗到位，然后所述第二控制閥打開將清洗后的納米催化劑從所述放料口排出。

進(jìn)一步的，所述清洗腔的底部安裝有曝氣管，所述曝氣管連接進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口連接外部的氣泵。納米催化劑在過濾清洗過程中由于本身的重量、表面活性劑及離子的不斷去除，會發(fā)生沉降或者聚集。通過所述進(jìn)氣口進(jìn)氣，所述曝氣管在所述清洗腔的底部發(fā)出氣泡，保持納米催化劑的分散，納米催化劑在整個(gè)過程中不會發(fā)生沉降，而且在新加入超純水后還起到攪拌分散的作用。

使用時(shí)，將需要過濾清洗的納米催化劑溶劑倒入所述清洗腔內(nèi)，所述蠕動泵和所述曝氣管開始工作，所述排水口設(shè)置在所述2個(gè)平板超濾膜之間，所述蠕動泵工作時(shí)，對所述排水口進(jìn)行抽氣，所述2個(gè)平板超濾膜之間的壓強(qiáng)開始減小，溶劑內(nèi)包含的表面活性劑、陰陽離子等小于所述平板超濾膜孔徑的物質(zhì)就會經(jīng)所述平板超濾膜過濾，然后隨廢液溶劑從所述排水口流出；當(dāng)所述水位控制器檢測到所述清洗腔內(nèi)的水位低于設(shè)定值后，所述進(jìn)水口往所述清洗腔內(nèi)注入超純水，以此為循環(huán)不斷對溶劑內(nèi)的納米催化劑進(jìn)行清洗，過濾雜質(zhì)；當(dāng)離子濃度檢測器檢測到所述排水口廢液內(nèi)的離子濃度低于預(yù)設(shè)值后，所述蠕動泵繼續(xù)工作，所述第一控制閥再工作一次，控制所述進(jìn)水口再次注入超純水進(jìn)行清洗過濾，最后所述第二控制閥打開將清洗后的納米催化劑從所述放料口排出，再循環(huán)清洗一次的好處在于能夠確保納米催化劑清洗到位，提高過濾質(zhì)量。

進(jìn)一步的，所述平板超濾膜的孔徑大小是根據(jù)納米催化劑的顆粒大小來確定的，所述平板超濾膜的孔徑小于納米催化劑的顆粒大小，大于溶劑內(nèi)的表面活性劑、陰陽離子等物質(zhì)，所述平板超濾膜的孔徑可以為220nm。

進(jìn)一步的，所述平板超濾膜7的孔徑大小為110nm、300nm或500nm。

(三)有益效果

本發(fā)明納米催化劑全自動清洗裝置通過超濾膜組件將直徑小于納米催化劑的顆粒雜質(zhì)、離子過濾掉，蠕動泵增加了過濾清洗的效率，整個(gè)系統(tǒng)的自動化程度高，生產(chǎn)效率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明納米催化劑全自動清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明納米催化劑全自動清洗裝置超濾膜單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明納米催化劑全自動清洗裝置超濾膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為清洗腔、2為蠕動泵、3為超濾膜組件、4為進(jìn)水口、5為放料口、6為超濾膜單元、7為平板超濾膜、8為排水口、9為進(jìn)氣口、10為離子濃度檢測器、11為第一控制閥、12為第二控制閥、13為水位控制器、14為曝氣管。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

參閱圖1～圖3，本發(fā)明提供一種納米催化劑全自動清洗裝置，包括：清洗腔1、蠕動泵2以及至少1個(gè)超濾膜組件3；超濾膜組件3固定在清洗腔1的內(nèi)部，根據(jù)實(shí)際清洗的需要以及清洗腔1的內(nèi)部空間大小，超濾膜組件3可以并聯(lián)設(shè)置為2個(gè)或者更多個(gè)數(shù)，清洗腔1安裝有進(jìn)水口4和放料口5，超濾膜組件3包括多個(gè)超濾膜單元6，超濾膜單元6為由多個(gè)平板超濾膜7組成的密封單元，參閱圖2，本實(shí)施例中的超濾膜單元6為由2個(gè)平板超濾膜7組成的密封單元，2個(gè)平板超濾膜7相互平行設(shè)置；蠕動泵2的排水口8連接每個(gè)超濾膜單元6，排水口8設(shè)置在2個(gè)平板超濾膜7之間，參閱圖2和圖3，本實(shí)施例中超濾膜組件3為1個(gè)，平板超濾膜7的孔徑小于納米催化劑團(tuán)簇顆粒大小，通過蠕動泵2抽氣使不含有納米催化劑的溶劑透過超濾膜組件3從排水口8流出，達(dá)到濃縮納米催化劑漿料的目的。納米催化劑漿料中的一些孔徑小于平板超濾膜7的表面活性劑、陰陽離子(如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、I^-、SO₄^-、CH₃COO^-等)及其他能溶解在溶劑中的物質(zhì)隨廢液溶劑排出。排水口8設(shè)置有離子濃度檢測器10，離子濃度檢測器10用于檢測廢液內(nèi)被過濾掉的離子濃度。

參閱圖1，清洗腔1的底部安裝有曝氣管14，曝氣管14連接有進(jìn)氣口9。進(jìn)水口4設(shè)有第一控制閥11，放料口5設(shè)有第二控制閥12，清洗腔1內(nèi)安裝有水位控制器13，清洗腔1內(nèi)的液體水位低于設(shè)定值后，水位控制器13控制第一控制閥11打開往清洗腔1內(nèi)注入超純水。

其中，離子濃度檢測器10檢測廢液中的離子濃度低于設(shè)定值時(shí)，水位控制器13和第一控制閥11再循環(huán)工作一次后，第二控制閥12打開將清洗后的納米催化劑從放料口5排出。

本實(shí)施例中的納米催化劑為鉑金屬納米粒子，單個(gè)鉑納米粒子的直徑在3～8nm之間，由于納米顆粒相互團(tuán)聚，納米粒子團(tuán)簇的尺寸在290～350nm(納米粒度分析儀測試結(jié)果，馬爾文Z90)之間。需清洗過濾的含鉑納米粒子的溶液體積為50升，含有鉑金屬納米顆粒20克，需要清洗離子有Cl-、Na+、CH₃COO^-，選用的平板超濾膜7的孔徑為220nm，組成大小為150mm×150mm×15mm的超濾膜單元6，4個(gè)這樣的超濾膜單元6并聯(lián)成超濾膜組件3，蠕動泵2的流速設(shè)置為0.75L/Min，曝氣管14氣體速度為5000ml/Min，由于鹵族元素在催化劑表面吸附性強(qiáng)，所以本實(shí)施例的離子濃度檢測器10用于檢測廢液中探測Cl^-的濃度，離子濃度的下限設(shè)定值為10e^-7mol/L，同時(shí)離子濃度檢測器10監(jiān)測廢液的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率的下限設(shè)定值為18MΩ/cm。使用時(shí)，將需要過濾清洗的鉑納米粒子溶劑倒入清洗腔1內(nèi)，蠕動泵2和曝氣管14開始工作，排水口8對2個(gè)平板超濾膜7之間的溶劑進(jìn)行抽真空，由于壓強(qiáng)減小的原因，溶劑內(nèi)包含表面活性劑、陰陽離子等小于平板超濾膜7孔徑的物質(zhì)，就會經(jīng)平板超濾膜7過濾，從排水口8隨廢液溶劑流出；當(dāng)水位控制器13檢測到清洗腔1內(nèi)的水位低于設(shè)定值后，進(jìn)水口4往清洗腔1內(nèi)注入超純水至一定的水位高度，以此為循環(huán)不斷對溶劑內(nèi)的鉑納米粒子進(jìn)行清洗，過濾雜質(zhì)；當(dāng)離子濃度檢測器10檢測到排水口8廢液內(nèi)的Cl^-離子濃度低于預(yù)設(shè)值10e^-7mol/L后，蠕動泵2繼續(xù)工作，第一控制閥11再工作一次，控制進(jìn)水口4注入超純水進(jìn)行清洗過濾，最后第二控制閥12打開將清洗后的納米催化劑從放料口5排出。再循環(huán)清洗一次，能夠確保鉑納米粒子清洗到位，提高過濾質(zhì)量。相比傳統(tǒng)的用人工進(jìn)行清洗，大大提高的清洗的效率和質(zhì)量，自動化水平高，便于批量化生產(chǎn)。

在本實(shí)施例中，平板超濾膜7的孔徑大小為220nm。根據(jù)需清洗過濾的納米催化劑的顆粒大小來決定平板超濾膜7的孔徑大小，根據(jù)實(shí)際需要，平板超濾膜7的孔徑大小也可以選擇為110nm、300nm或500nm。

本實(shí)施例納米催化劑全自動清洗裝置通過超濾膜組件將直徑小于納米催化劑團(tuán)簇的顆粒雜質(zhì)、離子過濾掉，蠕動泵增加了過濾清洗的效率，整個(gè)系統(tǒng)的自動化程度高，生產(chǎn)效率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，超濾膜單元6為4個(gè)平板超濾膜7組成的密封單元，分別設(shè)置在密封單元的前后左右4個(gè)端面上，排水口8設(shè)置在密封單元的上端面或者下端面上，平板超濾膜7設(shè)置為4個(gè)，使得整體的過濾速度更快，效率更高。

本實(shí)施例納米催化劑全自動清洗裝置通過超濾膜組件將直徑小于納米催化劑團(tuán)簇的顆粒雜質(zhì)、離子過濾掉，蠕動泵增加了過濾清洗的效率，整個(gè)系統(tǒng)的自動化程度高，生產(chǎn)效率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。