CN103072966A - 一种制备水溶性富勒烯的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制备水溶性富勒烯的设备，其中，包括用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌形成溶液的搅拌器、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置，所述球磨机、搅拌器、过滤装置及灌装装置通过管道依次连接。本发明结构简单、成本低、实用性强，不仅提高了生产效率，更提高了产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其涉及一种制备水溶性富勒烯的设备。
背景技术
PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、环糊精等水溶性分子将富勒烯分子进行包裹形成水溶性复合物来提高富勒烯的稳定性。但是目前还没有较好的制备水溶性富勒烯的设备，导致水溶性富勒烯的产量无法达到市场需求，制备效率低，制备的产品质量也不高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备水溶性富勒烯的设备，旨在解决现有技术中还没有针对量产水溶性富勒烯的设备的问题。
本发明的技术方案如下：
一种制备水溶性富勒烯的设备，其中，包括用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌形成溶液的搅拌器、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置，所述球磨机、搅拌器、过滤装置及灌装装置通过管道依次连接。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述球磨机中设置一启停控制装置，所述启停控制装置控制所述球磨机启停一次：运转1~30分钟后，停止1~60分钟；并循环启停共360~1080分钟。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述球磨机中设置一温度控制装置，所述温度控制装置控制所述球磨机的温度保持在20~30℃。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述球磨机运转时的转速为400~600转/小时。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述搅拌器设置有一升降架及与所述升降架连接的控制器，搅拌器停止搅拌后，所述控制器向所述升降架发送提升指令，所述升降架接收到提升指令后，控制所述搅拌器提升至预定高度。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述过滤装置及灌装装置之间连接一灭菌装置。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述过滤装置为纳滤装置。
所述的制备水溶性富勒烯的设备，其中，所述纳滤装置中设置有依次连接的第一过滤器及第二过滤器，所述第一过滤器中的过滤膜孔径为1~20μm，所述第二过滤器的过滤膜孔径为0.01~0.5μm。
有益效果：本发明通过设置用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌的搅拌器、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置，使得水溶性富勒烯的产能提高到5公斤/单人单工作日，并且实现了生产的连续性，本发明结构简单、成本低、实用性强，不仅提高了生产效率，更提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明制备水溶性富勒烯的设备较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种制备水溶性富勒烯的设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明制备水溶性富勒烯的设备较佳实施例的结构示意图，如图所示，其包括用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机100、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌形成溶液的搅拌器200、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置300、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置400。
本发明中的设备是用于制备水溶性富勒烯的，水溶性富勒烯可以由富勒烯粉末（包括C60或C70）与PVP（聚乙烯吡咯烷酮）制备而成，需说明的是，本发明中可采用的富勒烯除C60、C70外,还包括C76,C84等，以及它们的混合物；而高分子除了可选PVP外，还可采用例如水溶性壳聚糖、葡萄糖、淀粉及其衍生物、羟甲基/丙基纤维素、聚乙二醇等。
所述球磨机100是用来将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合制备混合物，在本发明中，考虑到长时间球磨过程会对原料带来破坏，所以优选采用间歇式和/或温度可控的球磨机，即在球磨机100中设置启停控制装置和/或温度控制装置，所述启停控制装置可控制所述球磨机100启停一次包括：运转1~30分钟后，停止1~60分钟，在一次制备过程中，共循环启停共360~1080分钟，这样设置的原因是将球磨的温度控制在较低水平下，避免长时间球磨产生高温对分子本身结构的破坏，在球磨机100停止运转过程可以散去在运转过程中在球磨机100罐体内产生的热量。进一步，所述球磨机100启停一次包括：运转5分钟后，停止10分钟，适当减小间歇频率，使温度控制在较低水平，同时保证较好的球磨效果。
除了对球磨机100进行启停控制外，还可以直接对球磨机100进行温度控制，即采用温度控制装置对球磨机100中的温度进行控制，使其保持在较低的温度，避免球磨机100内的罐体、机体温度过高对不耐热的分子造成影响。本发明中优选将球磨机100内的温度控制在10~50℃，更进一步，优选为20~30℃，例如25度，使原料分子结构不受到高温破坏。
另外，在球磨机100运转过程中，还可以通过控制合适的转速来达到即保证球磨效果又能尽量减少对原料的破坏的作用，通过实践发现，球磨机100运转时的转速优选为400~600转/小时，例如500转/小时，即可达到较佳的球磨效果，同时温度不会上升过快。
球磨过程是利用外加的物理作用使得球磨机内的富勒烯粉末与水溶性分子充分混合，使得占比例较小的组分均匀分散于占比例较大的组分间，本发明就是使C60团簇在球磨过程中被打碎成更小的颗粒均匀分散在PVP分子间，实现第一步的复合。
球磨好的混合物通过人工或输送通道输送到搅拌器200中，在搅拌器200中加入足够的水，使混合物溶于水中，进行进一步的复合，通过一定程度的搅拌后，富勒烯与水溶性分子充分混合，形成了水溶性富勒烯的溶液，搅拌完成后，搅拌器200中的溶液需要放入到过滤装置中，本发明可以在搅拌器200的底部设置一溶液出口，该溶液出口连接一引流管的一端，引流管的另一端连接过滤装置300，这样，搅拌器200中的溶液可以直接通过引流管流入到过滤装置300。此外，还可在所述溶液出口与引流管连接处设置一用于控制溶液是否流出的阀门装置220，打开阀门装置220，可以控制搅拌器中的溶液流入到引流管，关闭阀门装置220则控制其不流出。
为了更好的控制搅拌器200中的溶液能够通过溶液出口流入到引流管，需要使搅拌器200的液位高于过滤装置300，故可在所述搅拌器200上设置一升降器210，所述升降器210还连接一控制器，所述控制器用于搅拌器搅拌结束后，向升降器210发出控制指令，所述升降器210接收到所述控制指令后，提升所述搅拌器200至预定高度，该预定高度优选为使搅拌器200的底部略高于过滤装置300的顶部，这样搅拌器200底部的溶液也能流入到过滤装置中。本发明中，搅拌器200的搅拌作用能够使未能复合的C60的PVP通过PVP形成胶束后的包覆作用实现进一步的复合。其中的搅拌器200优选采用机械搅拌装置，搅拌更加充分，且易控制。
本发明中的过滤装置300优选为纳滤装置，纳滤装置中的过滤膜的孔径是根据溶液中的杂质颗粒大小来确定的，本发明中采用两步法来对杂质颗粒进行过滤分离，即第一步采用大孔径的滤膜过滤掉大颗粒不溶物，第二步采用小孔径的滤膜过滤掉一些剩下的小颗粒不溶物以及细菌，即在纳滤装置中设置有依次连接的第一过滤器及第二过滤器，其中，第一过滤器的过滤膜孔径优选采用1~20 μm，更进一步，以采用10μm为佳，第二过滤器的过滤膜孔径优选采用0.01~0.5μm，更进一步，以采用0.2~0.3μm。通过上述两步过滤获得了透明澄清的目标产物。
在所述过滤装置300的侧边还设置有一减压口310，用来减少过滤装置300内部的压力，使过滤过程能够顺利进行。
过滤装置与灌装装置之间也通过引流管来进行输送溶液，还可在该引流管上设置一第二阀门装置320，用来控制过滤装置的溶液是否流出。
另外，在过滤完后，还对产物进行灭菌处理，所以在过滤装置300与灌装装置400之间还连接一灭菌装置，灭菌装置可选高压灭菌装置，灭菌处理后，即可进入到灌装装置400中进行灌装处理，将灭菌后的产物灌装为成品。
综上所述，本发明通过设置用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌的搅拌器、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置，使得水溶性富勒烯的产能提高到5公斤/单人单工作日，并且实现了生产的连续性，本发明结构简单、成本低、实用性强，不仅提高了生产效率，更提高了产品质量。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，包括用于将富勒烯粉末与水溶性分子进行强力混合形成混合物的球磨机、用于将所述混合物溶于水并进行搅拌形成溶液的搅拌器、用于对搅拌器中的溶液进行过滤的过滤装置、用于对过滤后溶液进行灌装的灌装装置，所述球磨机、搅拌器、过滤装置及灌装装置通过管道依次连接。
2.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述球磨机中设置一启停控制装置，所述启停控制装置控制所述球磨机启停一次：运转1~30分钟后，停止1~60分钟；并循环启停共360~1080分钟。
3.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述球磨机中设置一温度控制装置，所述温度控制装置控制所述球磨机的温度保持在20~30℃。
4.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述球磨机运转时的转速为400~600转/小时。
5.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述搅拌器设置有一升降架及与所述升降架连接的控制器，搅拌器停止搅拌后，所述控制器向所述升降架发送提升指令，所述升降架接收到提升指令后，控制所述搅拌器提升至预定高度。
6.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述过滤装置及灌装装置之间连接一灭菌装置。
7.根据权利要求1所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述过滤装置为纳滤装置。
8.根据权利要求7所述的制备水溶性富勒烯的设备，其特征在于，所述纳滤装置中设置有依次连接的第一过滤器及第二过滤器，所述第一过滤器中的过滤膜孔径为1~20μm，所述第二过滤器的过滤膜孔径为0.01~0.5μm。
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