喷雾造粒干燥法作为一种常见的先进干燥技术被许多人熟知,它能使得液态的物料雾化,并在热介质中一次连续转变成干燥的粉状或颗粒状制品。
不仅可以省去蒸发、粉碎等工序,而且制成的粉料通常为球形、流动性好、含水率少、密度恒定,因此得以被大范围使用。
但在某些情况下,喷雾干燥会产生方形、环形等其他形貌的颗粒,甚至有时候还会出现层状结构的颗粒。
因此为了得到所需形貌和结构的颗粒,使其符合自己的使用要求,有必要对颗粒形貌和结构的形成机制进行深入地认识。
实心球状颗粒
实心球形颗粒是喷雾造粒中常产生的一种颗粒,其产生与造粒设备、工艺,还有浆料等因素有关。
例如说,在探讨喷雾造粒因素对粉体颗粒形成的影响时发现,使用高固含量的浆料,可使空心球状颗粒的壁变厚,更有利于形成实心球体;若是雾滴内水分蒸发恒速率干燥时间很短,粘合剂分布较均匀,也有助于形成实心的球状颗粒。
固含量与松装密度关系(越是“实心”,就越是“重)
另外,用喷雾反应法制备实心球形氧化铈超细粉末时,雾滴在表面张力的作用下收缩成球形——由于整个水解反应、沉淀反应不仅发生在液滴表面;
也发生在液滴的中心,在整个液滴内生成了无数的草酸铈晶核,使液滴内部满足体相成核准则,同时前驱体浓度较高满足含固率准则,所以后形成实心颗粒。
喷雾反应法制备的CeO2超细粉末SEM照片
空心球状颗粒
喷雾干燥法制备空心球状颗粒无需模板剂,是利用喷雾装置使前驱溶液雾化,在表面张力的作用下,液滴自动形成球形雾滴,雾滴表面的溶剂迅速蒸发;通过调整溶液浓度、喷雾温度等,可获得中空球形颗粒。
然而,溶剂蒸发所导致溶质的析出或者内部压力过大,均会导致颗粒形状的不规则或者颗粒破裂。
如何才能精确控制空心微球型结构材料的形貌、尺寸、壁厚和强度仍是现在面临的较为复杂的问题。
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一、工作原理:
空心桨叶干燥机传热面有叶片、搅拌轴、壁面等几部分,而且叶片的传热面积占很大一部分,所以设备结构紧凑,单位容积传热面积大。另外,搅拌、混合使物料剧烈翻动,从而获得很高的传热系数,因此占地面积和空间都很小,节省了厂房基建费用。干燥过程气体用量少,流速低,被气体带走的粉尘量少,所以干燥后气体粉尘回收方便,回收设备体积小,可以节省设备投资。对于需要回收溶剂的干燥过程,可以大大提高溶剂浓度。由于桨叶结构特殊,物料在干燥过程中交替收到挤压和松弛,强化了干燥。干燥室内物料的充满率很高,可以达到80%-90%,物料的停留时间通过调节加料速度、搅拌轴转速、物料充满度等参数可调,从几分钟到几小时内任意调节。另外,物料在干燥机内从加料口向出料口运动基本呈活塞运动,停留时间分布窄,因而产品含水率均匀。桨叶在搅拌轴上有一定的轴向角度,因此可以连续干燥物料。
二、设备结构:
以双轴式为例介绍其结构(空心桨叶干燥机可分为单、双、四根) 。它由带夹套的端面呈W型壳体、上盖、两根有叶片的中空轴、两端的端盖、通有介质的旋转接头、金属软管以及包括齿轮、链轮的传动机构等部件组成。
设备的核心是两根空心轴和焊在轴上的空心搅拌桨叶。桨叶形状为楔形的空心半圆形,可以通入加热介质。除了起搅拌作用外,也是设备的的传热体。桨叶的两主要传热侧面成斜面,因此当物料与斜面接触时,随着叶片的旋转,颗粒很快就从斜面滑开,使传热表面不断更新,强化了传热。在桨叶的三角形底部设有刮板,以将沉积于壳底的物料刮起,防止产生死角。
桨叶的排布和各部位尺寸均有一定要求,而且在进料区、干燥区、排料区除桨叶外,另设有辅助机构,以保证整机操作稳定,干燥均匀。此外,停留时间亦可调节。
双锥回转真空干燥机本机设计先进,内部结构简单,清洗容易,物料能全部排出, 操作简便,能降低劳动强度改善工作环境(如不需回收溶剂,冷凝器可不用)。
同时因容器本身回转时物料亦转动但器壁上不积料,故传热系数较高,干燥速率大,不仅节约能源,而且物料干燥均匀充分,质量好。
可广泛应用于制药、化工、食品、染料等行业物料的干燥。 符合“GMP”要求。
双锥干燥机为双锥形的回转罐体,罐内在真空状态下,向夹套内通入蒸汽或热水进行加热,热量通过罐体内壁与湿物料接触。
湿物料吸热后蒸发的水汽,通过真空泵经真空排气管被抽走。
由于罐体内处于真空状态,且罐体的回转使物料不断的上下、内外翻动,故加快了物料的干燥速度,提高干燥效率,达到均匀干燥的目的。