一种被动式螺旋微结构混合装置及应用

一种被动式螺旋微结构混合装置及其在纳米硫酸钡颗粒合成中的应用。该混合装置由进样管、储液室、混合通道、缓冲室以及取样管组成。其中流体混合的核心部件混合通道采用疏水性材质加工成螺旋式结构，其内部壁面上均匀设置折流挡板。折流挡板形式包括前倾式、直立式以及后倾式。折流挡板的设置有利于混合装置内局部二次流的产生，强化了流体混合过程。本发明适用于反应时间远小于混合时间的快反应过程或者反应沉淀过程。在医药、化工等众多混合反应领域有广阔的应用前景。

1.一种被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述混合装置由至少两个进样储液室、至少两个入口通道、螺旋型流体混合通道、折流挡板和一个混合流体缓冲室组成一个整体；每个进样储液室的一端与外部进料管相连接，另一端分别与入口通道相连通；每个入口通道的另一端与螺旋型混合通道相连接；两个入口通道之间形成夹角α，交汇于螺旋形流体混合通道；所述折流挡板间隔布置于螺旋形流体混合通道两侧壁面，且与螺旋形流体混合通道壁面交点的切线形成夹角β；所述螺旋形流体混合通道与混合流体缓冲室一端相连，混合流体缓冲室中的混合流体经另一端通过出样管引出。
2.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述整个混合装置采用聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯的疏水性材料制成。
3.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述两个入口通道之间形成夹角α为60°～300°。
4.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述混合装置整体呈螺旋型，内圆半径为1～3cm，外圆半径为6～8cm，圈数为3～10；螺旋形流体混合通道内横截面为矩形，通道宽度为800～1000μm，宽深比为1～10。
5.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述折流挡板紧密布置或疏松布置，紧密布置时以内圆圆心为圆心，进样交汇处与圆心的连线为基准每个15°布置一块折流挡板；在疏松布置时，每隔45°布置一块折流挡板，期间的变化以15°度为单位递增。
6.根据权利要求1或5所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述折流挡板的高度等于螺旋形流体混合通道深度；所述折流挡板长度与螺旋形流体通道宽度的比为1/3～1/2。
7.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：所述β小于90°时为前倾式挡板，β大于90°小于180°时为后倾式挡板，β等于90°时为直立式挡板。
8.根据权利要求1所述的被动式螺旋微结构混合装置，其特征在于：在螺旋形流体混合通道的入口附近，折流挡板设置较密集，在下游布置稀疏。
9.一种利用被动式螺旋微结构混合装置合成金属纳米硫酸钡颗粒的方法，其特征在于：将1～2.5mol/L BaCl₂溶液与等浓度的Na₂SO₄溶液以1～5mL/min的等流量注入权利要求1-8任意之一所述的螺旋型微结构混合装置中进行混合，所述装置出口收集的样品用乙醇溶液清洗后置于100℃烘箱内干燥24小时，制得d₄₃为100～500纳米的硫酸钡颗粒。