纳米粉体的捕集方法
专利汇可以提供纳米粉体的捕集方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种捕集粒径为纳米等级以上粉体的方法，将 纳米粉体 制造过程 所排出含纳米粉体的气体，或其它如燃烧过程所排放含纳米粉体的气体，经一纳米粉体粒径增大的第一步骤，再将其导入旋转填充床的第二步骤。该第一步骤可使气体先与雾状 水 滴或水蒸气混合，借助纳米粉体与雾状水滴的碰撞，或水蒸气以纳米粉体为 凝结 核进行核凝成长，使纳米粉体增大成微粒。第二步骤利用旋转填充床所产生的细微液滴，与床本身的截除作用，将气体中已增大的微粒在一离心 力 下予以捕集。该第一步骤亦可以在该旋转填充床内发生，如果该含纳米粉体的气体直接被导入该旋转填充床内且有一足够长的滞留时间。，下面是纳米粉体的捕集方法专利的具体信息内容。
1.一种使用旋转填充床从含纳米粉体的气体中捕集粒径为纳米等级以 上粉体的方法，包含下列步骤：
a)将一液体进料至一绕一轴心旋转中的环形旋转填充床，该旋转填充床 是位于一舱内，使该液体径向流过该旋转填充床内的填充物；
b)同时将一内载有粉体的气体流导入该旋转填充床，使得该气体流所内 载的粉体在该液体径向流过该填充物时为该液体所捕捉，于是一相对干净的 气体流由该舱的顶部排出，及在该舱的底部收集一内载有粉体的液体。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包含将该内载有粉体的气体流导 入该旋转填充床之前先与一溶剂的雾状液滴或蒸气接触，使得该气体流所内 载的粉体为该溶剂所包覆而增大其粒径。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤a)的液体是由该旋转填充床的轴 心区被导入。
4.如权利要求3所述的方法，其中步骤b)的气体流是由该舱的周缘被导 入，于是该液体在径向流过该填充物时与该气体流逆流接触。
5.如权利要求3所述的方法，其中步骤b)的气体流是由该旋转填充床的 轴心区被导入，于是该液体在径向流过该填充物时与该气体流顺流接触。
6.如权利要求3所述的方法，其中步骤b)的气体流是由该旋转填充床的 底部被导入并由该旋转填充床的顶部流出，于是该液体在径向流过该填充物 时与该气体流错流接触。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包含将步骤b)中由该舱的顶部排出 的相对干净的气体流的全部或一部份再循环作为进料与该内载有粉体的气体 流合并。
8.如权利要求1所述的方法，其中该液体为水或水溶液。
9.如权利要求1所述的方法，其中该内载有粉体的气体流为内载有粉体 的空气流或氮气流。
10.如权利要求1所述的方法，其中该气体流所内载的粉体包含数纳米至 数百纳米的粒子。
11.如权利要求1所述的方法，其中该内载有粉体的气体流为纳米粉体制 造过程所排出含纳米粉体的气体流，或燃烧过程所排放含纳米粉体的气体流。
12.如权利要求2所述的方法，其中该溶剂为水或水溶液。
13.如权利要求1所述的方法，其中该旋转填充床包含围绕轴心的一中央 通道区及围绕该中央通道区的环形填充区，该环形填充区内被固定有填充物， 并且该环形填充区与该中央通道区只通过两者的界面呈流体相通，且该环形 填充区与该舱只通过该环形填充区的外圆周呈流体相通。
技术领域
本发明是关于一种捕集粒径为纳米等级以上粉体的方法，尤其有关一种 利用旋转填充床将纳米粉体制造过程所排出含纳米粉体的气体，或其它如燃 烧过程所排放含纳米粉体的气体予以捕集的方法。
背景技术
近年来，旋转填充床的研究与应用解决了许多在常重力场下难以解决的 问题。尤其是旋转填充床可以极大地强化质传过程，使几十米高的塔器可用2 米左右的旋转填充床。在吸收、汽提、蒸馏等分离过程中应用都已取得料想 不到的效果，例如美国专利第4283255；4382045；4382900；及4400275号。中 国专利公开号CN1116146A(1996年)提出使用该质传设备的超细颗粒的制备 方法，其中多相物流由同心套管的内、外管经分布器进料至一旋转填充床的 轴心位置，通过旋转重力场作用，在填充床中接触并进行反应。此技术是八 十年代才出现的新技术，在粉体补集应用方面尚未见到公开报导。前述专利 的内容以参考方式被并入本案。
发明内容
本发明为使用旋转填充床的湿式粉体补集方法，其借助填充床结构及高 离心力，有效提升液体与气相内粉体碰撞机率，实验证明对次微米等级以上 粉体有非常良好的补集效率。本发明可进一步借助适当纳米粉体粒径增大方 法，如提高气相内相对湿度使其过饱和，再借助以纳米粉体为凝结核所产生 的水汽凝结作用，将可使粉体粒径自纳米成长至微米以上，如此再将气体通 入旋转填充床，将可安全且高效率地将纳米粉体自气体中分离。
旋风集尘器、静电集尘器及袋式集尘器等传统方法，无法借助主动式碰 撞，提升以布朗运动为主要去除机制的次微米等级以下粉体捕集效率，而本 发明借助使用旋转填充床及调整旋转速度与洒入液体量，即可增加捕集效率。
实施方式
本发明揭示一种使用旋转填充床从含纳米粉体的气体中捕集粒径为纳米 等级以上粉体的方法，包含下列步骤：
a)将一液体进料至一绕一轴心旋转中的环形旋转填充床，该旋转填充床 系位于一舱(housing)内，使该液体径向流过该旋转填充床内的填充物；
b)同时将一内载有粉体的气体流导入该旋转填充床，使得该气体流所内 载的粉体在该液体径向流过该填充物时为该液体所捕捉，于是一相对干净的 气体流由该舱的顶部排出，及在该舱的底部收集一内载有粉体的液体。
较佳的，本发明方法进一步包含将该内载有粉体的气体流导入该旋转填 充床之前先与一溶剂的雾状液滴或蒸气接触，使得该气体流所内载的粉体为 该溶剂所包覆而增大其粒径。该溶剂以水或水溶液为较佳。
较佳的，步骤a)的液体是由该旋转填充床的轴心区被导入。此时，步骤 b)的气体流是由该舱的周缘被导入，于是该液体在径向流过该填充物时与该气 体流逆流接触；或者，步骤b)的气体流是由该旋转填充床的轴心区被导入， 于是该液体在径向流过该填充物时与该气体流顺流接触；或者，步骤b)的气 体流是由该旋转填充床的底部被导入并由该旋转填充床的顶部流出，于是该 液体在径向流过该填充物时与该气体流错流接触。
较佳的，本发明方法进一步包含将步骤b)中由该舱的顶部排出的相对干 净的气体流的全部或一部份再循环作为进料与该内载有粉体的气体流合并。
较佳的，步骤a)的液体为水或水溶液。
较佳的，步骤b)的内载有粉体的气体流为内载有粉体的空气流或氮气流。
较佳的，步骤b)的气体流所内载的粉体包含数纳米至数百纳米的粒子。
较佳的，步骤b)的内载有粉体的气体流为纳米粉体制造过程所排出含纳 米粉体的气体流，或燃烧过程所排放含纳米粉体的气体流。
较佳的，该旋转填充床包含围绕轴心的一中央通道区及围绕该中央通道 区的环形填充区，该环形填充区内被固定有填充物，并且该环形填充区与该 中央通道区只通过两者的界面呈流体相通，且该环形填充区与该舱只通过该 环形填充区的外圆周呈流体相通。
以下，将参考唯一图式以一较佳具体实施例来说明本发明。一适合用于 本发明的粒径增大与旋转填充床系统被示于图1。
含纳米粉体的气体流自气体入口4进入粒径增大与旋转填充床系统，因 粒径增大需要的液体或蒸气自供给槽2以液体或蒸气泵3注入粒径增大区5， 经粒径增大区后的纳米粉体的粒径自纳米增至微米，再进入一环形旋转填充 床的舱11的底部并由该环形旋转填充床的外圆周进入一环状填料12。为捕集 微米粉体的液体自液体储槽1以液体泵14送至一液体进口9，借助一设于该 环形旋转填充床的轴心区的液体分布器10将液体均匀地喷向该环状填料12。 在变速马达13的作用下产生极大的离心力，使液体往外快速移动并为该环状 填料12切割成更细小液滴，且在该环状填料12内与内载有粉体的气体流逆 流接触，如此液滴将带走气体流所内载的粉体，并汇集于旋转填充床的舱11 的底部，最后由液体出口7排至液体收集槽8。粉体含量大幅降低的气体流自 该舱11的顶部的气体出口6排出。
本发明将借助下列实施例被进一步了解，这些实施例仅作为说明之，而 非用于限制本发明范围。
附图说明
图1是本发明的较佳具体实施例的流程示意图。
附图标记
1.液体储槽 2.液体或蒸气供给槽
3.液体或蒸气泵 4.气体入口
5.粒径增大区域 6.气体出口
7.液体出口 8.液体收集槽
9.液体进口 10.液体分配器
11.旋转填充床的舱 12.环状填料
13.变速马达 14.液体泵
具体实施方式
旋转填充床去除气体内载的氧化铝粉体，测试条件如下。该内载氧化铝 粉体的气体直接被导入一设于旋转填充床的舱的外圆周的气体入口。 旋转填充床 参数 粉体类型 粉体浓度 粉体粒径分布 填充物 填充物比表面积 填充床空隙度 环形填充床内半径 环形填充床外半径 填充床轴向高度 填充床转速 气液(水)比 氧化铝 气相中粉体总浓度8.6g/m3 1.0～5.6μm粒径范围的粉体浓度占全粉体浓 度82wt％以上，0.56～1μm粒径范围的粉体浓 度为31.4mg/m3 不锈钢编织丝网，线径0.22mm 603m2/m3 96.7％ 6.1cm 14.7cm 9.5cm 1,600rpm 100m3/m3
当旋转填充床转速为1,600rpm及气液比为100m3/m3时，1.0μm粒径以 上的粉体补集效率达99.3％以上，0.56～1.0μm粒径范围粉体补集效率为62.4 ％。 粉尘粒径 μm 转速400rpm 转速800rpm 转速1,200rpm 转速1,600rpm 气液比 100L/L 气液比 50L/L 气液比 00L/L 气液比 50L/L 气液比 100L/L 气液比 50L/L 气液比 100L/L 气液比 50L/L 0.56 36.4％ 47.7％ 55.4％ 53.4％ 21.9％ 42.7％ 37.5％ 62.4％ 1.0 60.3％ 72.6％ 75.2％ 78.1％ 88.1％ 90.1％ 93.3％ 99.3％ 1.8 64.8％ 70.5％ 84.0％ 91.5％ 100.0％ 99.5％ 100.0％ 99.9％ 3.2 84.0％ 88.1％ 98.5％ 99.7％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 99.8％ 5.6 93.8％ 97.2％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 99.9％ 100.0％ 10 99.9％ 99.8％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 18 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％ 100.0％
实施例2
旋转填充床处理贵金属回收厂焙烧过程所排放含粉体尾气，测试条件如 下。该含粉体尾气直接被导入一设于旋转填充床的舱的外圆周的气体入口。 粉体类型 粉体浓度 粉体粒径分布 填充物 填充物比表面积 填充床空隙度 环形填充床内半径 环形填充床外半径 填充床轴向高度 填充床转速 气液(水)比 贵金属回收厂焙烧过程所排放含粉体尾气 气相中粉体总浓度345～639mg/Nm3 1.0μm以下粒径的粉体浓度占全粉体浓度 34.7～38.9重量％ 4×8mm孔、0.5mm厚菱形扩张网 150m2/m3 93.7％ 150cm 350cm 40cm 1,700rpm 273m3/m3
填充床转速1,700rpm以上及气液比低于273的条件下，对风量小于1,090 立方公尺/小时(CMH)的粉尘废气处理效率可达90～94％。 转速 rpm 处理风量 CMH 吸收液量 CMH 气液比 进流粉尘 浓度 mg/m3 出流粉尘 浓度 mg/m3 处理效率 ％ 1,600 820 3.1 265 415 55 86.7 1,600 820 2.7 304 363 61 83.2 1,600 820 1.8 456 390 94 75.9 1,600 820 0.9 911 345 97 71.9 1,700 1,090 4.8 227 639 39 94.0 1,700 1,090 4.8 227 549 34 93.9 1,700 1,090 4.0 273 554 55 90.1 1,700 1,090 4.0 273 567 32 94.4 1,750 1,060 4.8 221 525 29 94.4 1,750 1,060 4.8 221 473 30 93.7 1,750 1,060 4.0 265 514 31 94.1 1,780 1,060 4.8 221 454 30 93.5
本发明已被描述于上，熟悉本技术的人士仍可作出未脱离下列申请专利 范围的多种变化及修饰。
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