一种微纳塑料一体化制备装置

本发明涉及微纳塑料制备实验设备，尤其涉及一种模块化集成式微纳塑料一体化制备装置，主要适用于环境生态学、水体与土壤污染研究、微生物毒理响应等微纳塑料实验研究场景。

背景技术：

1、在现有环境科学实验研究中，商用微纳塑料颗粒普遍存在采购成本高、生产批次差异大、颗粒性能不稳定等问题，难以适配高精度、高重复性的实验需求。而现阶段实验室自制微纳塑料所采用的制备设备多为分体式独立仪器，设备集成度低，且普遍采用单一分散方式，物料分散均匀性较差，极易出现颗粒团聚现象。

2、现有制备设备存在诸多实质性缺陷：其一，单一分散模式分散效果有限，制备所得微纳塑料颗粒粒径差异大、团聚严重，实验数据重复性差；其二，设备分体式布设，进料、分散、聚合、分离、提纯、干燥、储存各工序相互独立，实验过程中需人工频繁转移物料，极易造成颗粒二次污染与物料损耗；其三，常规设备密闭性差，无法实现全流程闭环制备，外界杂质易侵入体系，严重影响微纳塑料产物纯度，无法满足高精度环境实验要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种微纳塑料一体化制备装置，该装置解决了现有制备设备存在的集成度低、分散结构单一、物料易受污染、产物粒径均匀性差的技术问题，通过模块化集成、协同分散、全封闭密闭输送的结构设计，实现稳定、高纯、高重复性的微纳塑料一体化设备，适配高精度环境实验使用需求。

2、本发明是通过以下技术方案来实现的：一种微纳塑料一体化制备装置，包括一体式集成机架，所述一体式集成机架设有进料预处理模块、分散模块、恒温聚合模块、初级分离模块、提纯过滤模块、真空干燥模块及密封储存模块；

3、所述进料预处理模块包括单体储料瓶、引发剂储料瓶和去离子水储料瓶，各储料瓶均依次连接有过滤组件和定量蠕动泵；

4、所述分散模块包括玻璃分散罐、高速剪切搅拌组件和超声分散组件，所述高速剪切搅拌组件和超声分散组件竖向错位插接于所述玻璃分散罐顶部；所述玻璃分散罐顶部侧壁设有用于插接ph检测设备的ph检测密封接口；各定量蠕动泵并接在带控制阀的密闭导流管路上，密闭导流管路的出口与所述玻璃分散罐的进口连接；

5、所述恒温聚合模块包括恒温水浴槽、玻璃聚合罐、低速搅拌组件和温度检测组件；所述玻璃聚合罐内嵌于所述恒温水浴槽内，所述玻璃聚合罐的进料端密封连接所述玻璃分散罐的底部出料端；所述低速搅拌组件和温度检测组件安装在所述玻璃聚合罐的顶部；

6、所述初级分离模块包括设置在固定支架上的立式离心管，所述立式离心管的进口与所述玻璃聚合罐的出口连接；

7、所述提纯过滤模块包括悬挂式漏斗、纳米滤膜组件和收集烧杯，所述纳米滤膜组件可拆卸卡接于悬挂式漏斗下端，所述收集烧杯布置于悬挂式漏斗正下方；

8、所述立式离心管通过带控制阀的密闭导流管路与所述悬挂式漏斗连接，密闭导流管路的进口深入所述立式离心管内，其管路出口伸入所述悬挂式漏斗内；提纯后的纯净悬浮液经所述收集烧杯转移至所述真空干燥模块内进行干燥，干燥完成的微纳塑料粉末转移至所述密封储存模块内。

9、所述高速剪切搅拌组件的搅拌桨与超声分散组件的探头竖向错位布置在所述玻璃分散罐内部，两者安装高度差值为3cm～5cm。

10、所述玻璃分散罐与玻璃聚合罐容积均为1l～3l，罐体内壁为光滑无挂壁结构。

11、所述立式离心管底部可拆卸安装有废液承接槽。

12、所述玻璃分散罐的罐底的横截面为锥形结构，其侧壁为倾斜面结构。

13、所述倾斜面结构与所述玻璃分散罐的底部出料端的中轴线之间呈15度夹角。

14、所述玻璃聚合罐的侧壁设有密闭取样接口。

15、所述真空干燥模块包括真空干燥箱体和培养皿，所述培养皿放置于所述真空干燥箱体内部；提纯后的纯净悬浮液经所述收集烧杯转移至所述培养皿内。

16、所述密封储存模块包括密封储存瓶和取样刮勺，所述取样刮勺放置在所述密封储存瓶内；所述密封储存瓶包括瓶体和盖放在瓶体瓶口的密封盖，所述密封盖内设有硅胶密封圈。

17、所述ph检测密封接口为插拔式密封结构，检测状态下，ph检测密封接口与所述玻璃分散罐密封贴合。

18、与现有技术对比，本发明的优点在于：

19、1）本设置竖向错位布置的高速剪切与超声协同分散结构，形成立体无死角物理分散区域，相较于单一分散结构，能够显著改善物料分散效果，有效抑制微纳塑料颗粒团聚，大幅提升产物粒径均匀性与成品纯度。

20、2）本装置采用一体式集成机架将七大功能模块集成一体化，通过密闭导流管路形成全闭环物料输送结构，替代传统零散设备独立摆放、人工转移物料的模式，有效避免微纳塑料颗粒二次污染与物料损耗，大幅提升产物纯净度与实验可重复性。

21、3）本装置设置倾斜无残留分散罐体、密闭取样结构、重力式提纯过滤结构、低温真空干燥及密封储存结构，各结构相互配合，可稳定制备50nm～300nm粒径均匀的微纳塑料颗粒，颗粒无团聚、纯度高、性能稳定，适配各类高精度环境实验场景。

22、4）整体设备结构紧凑、模块化可拆卸、拆装清洗便捷、制备成本低，全程密闭无污染操作，结构实用性强、适配性广，具备良好的推广应用价值。

1.一种微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：包括一体式集成机架，所述一体式集成机架设有进料预处理模块、分散模块、恒温聚合模块、初级分离模块、提纯过滤模块、真空干燥模块及密封储存模块；

2.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述高速剪切搅拌组件的搅拌桨与超声分散组件的探头竖向错位布置在所述玻璃分散罐内部，两者安装高度差值为3cm～5cm。

3.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述玻璃分散罐与玻璃聚合罐容积均为1l～3l，罐体内壁为光滑无挂壁结构。

4.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述立式离心管底部可拆卸安装有废液承接槽。

5.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述玻璃分散罐的罐底的横截面为锥形结构，其侧壁为倾斜面结构。

6.根据权利要求5所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述倾斜面结构与所述玻璃分散罐的底部出料端的中轴线之间呈15度夹角。

7.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述玻璃聚合罐的侧壁设有密闭取样接口。

8.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述真空干燥模块包括真空干燥箱体和培养皿，所述培养皿放置于所述真空干燥箱体内部；提纯后的纯净悬浮液经所述收集烧杯转移至所述培养皿内。

9.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述密封储存模块包括密封储存瓶和取样刮勺，所述取样刮勺放置在所述密封储存瓶内；所述密封储存瓶包括瓶体和盖放在瓶体瓶口的密封盖，所述密封盖内设有硅胶密封圈。

10.根据权利要求1所述的微纳塑料一体化制备装置，其特征在于：所述ph检测密封接口为插拔式密封结构，检测状态下，ph检测密封接口与所述玻璃分散罐密封贴合。