德國ystral Conti-TDS4懸浮液分散技術

圖1 吸粉式連續均質分散機Conti-TDS

無論在化工、制藥還是在食品生產領域中，全球原材料的價格都在不斷上漲。因此，在流程工藝技術領域中，企業都在尋找保持企業產品競爭力的方法，使自己能夠在眾多競爭對手中脫穎而出。這里，合理的分散工藝技術將會起著決定性的作用。

油漆、顏料、藥品和潤膚膏等這些物化性質完全不同的產品有一個共同點，即它們都是由幾種不同的原材料生產而成。在生產這些產品時，首先要把塊狀或凝聚在一起的原材料粉碎，預分散到液體介質中，形成穩定、均勻的懸浮液。這里的預分散/分散工藝技術對于懸浮分散體系的質量有著決定性的作用。如果要將粉質的原材料（分散相）分散到液體的液模（連續相）中，那么固體顆粒物完全濕潤是保證懸浮分散體系質量的重要基礎。如果原材料能夠完全均勻潤濕，那么常常能夠減少原材料的用量。

原材料的分散

生產中會用到不同的分散工藝技術，這些技術都是由一套驅動裝置和攪拌裝置組成，通過帶著合適的密封圈的傳動軸驅動混合機構和攪拌機構。混合機構和攪拌機構可以是一個攪拌槳，也可以是由一個定子和一個運動的轉子葉片（攪拌槳）組成（噴射式混合器）。利用這樣的系統可以把粉質的固體顆粒原材料分散到液體介質中。塊狀和凝聚的原材料只能在幾乎沒有剪切力的情況下研磨、分散成粉質原材料。這一技術也適合于分散那些容易濕潤、不粘結和不會凝聚的固體或粉質原材料，同時也適合于懸浮分散體系的均勻化。

溶解器的結構類似混合器和攪拌器，它在進行原材料的預分散和分散時使用的是帶齒的攪拌輪。這種攪拌輪具有更強的沖擊效應，使用這種沖擊力更強的攪拌輪的目的只有一個，就是分散塊狀、凝聚的原材料，并攪拌混合出高質量的懸浮分散液。它的剪切是非常有限，而且剪切梯度與液體介質的黏度有著密切的關系。當攪拌裝置在液體中旋轉時，它的沖擊力大大減小，從而降低了剪切作用。

轉子-定子系統的功能是建立在轉子-定子之間的間隙尺寸基礎之上的。常常把旋轉的和靜止的部件制成帶有齒形結構的部件。由于具有固定的齒形結構，因此這些部件的剪切梯度是恒定的，與介質的黏度無關。

在實際生產過程中，懸浮液的制備非常困難。所有使用機械裝置都安裝在一個容器中，由升降機構將機械裝置安裝到容器內合適的位置。一般情況下，容器中事先盛滿液體，添加的固體原材料一般都撒落在液體的表面。

粉質原材料有著很大的比表面積，在特殊的情況下，例如極細的顏料、納米粉末或者硅酸，它們的比表面積可以高達300000m2/kg。如果把幾千克的這種粉末倒在幾平方米的液體表面上時，則液體表面積與粉末表面積之比不足以包容每個粉質顆粒，只能濕潤成粗大的塊狀。倒在液體表面的粉末會漂浮在液體的表面，只有通過長時間的強力攪拌才能均勻的完全濕潤。在溶解器中，強力攪拌輪會產生龍卷風的效果，除了把粉質顆粒帶入到液體介質中以外還會把空氣帶到液體介質中。

很多情況下，需要把多種不同的原材料分散到液體介質中，這也就意味著需要搬運不同原材料的容器。需要多次高舉和排空麻袋、原料桶和集裝桶等容器。另外，許多粉質原材料還具有凝聚結塊的性質，或者在排空時產生大量的粉塵。這些粉塵會在容器出口邊緣結成一層膜，會在其他零部件上凝聚成塊，例如粘附在離合器以及驅動軸上。粉碎這些凝聚而成的結塊需要消耗大量能源和時間，粉碎之后溶解到液體介質中。如果粗略地分散原材料，那么產品的質量會受到影響，而且各批次產品之間的質量也不能夠保證一致。

另外，由于分散不充分，不能高效地使用所投入的原材料，增加原材料的用量。還有一部分原材料作為粉塵粘附在生產設備、排氣系統和過濾器上，從而造成原材料浪費。這些都將導致生產成本和管理費用的增加。

圖2 吸粉式連續均質分散機Conti-TDS的工作原理

濕潤設備

與上面所介紹的設備結構不同，吸粉式連續均質分散機Conti-TDS不是安裝在混合攪拌容器中的機械設備，它是一臺利用管道或者膠管與混合攪拌設備連接的設備。所使用的液體介質由水泵提供，可循環使用，分散設備的分散釜中為真空。利用這一真空可以無塵的把粉質原材料直接從麻袋、原料桶、集裝桶或者料倉、儲罐車中吸取進來。密封空間中沒有外來空氣，在真空作用下把粉質原材料吸入到液體介質中進行分散。同時，液體的表面積也在分散釜中得到了擴張。粉末與液體相互接觸，開始了有效的濕潤。在這一區域內的剪切梯度是溶解器內的上千倍。在泵送過程壓力波的作用下，可以形成極佳的膠狀的分散混合物。粘附在微粒表面的微氣泡也被剝離下來聚集在一起，這樣，即使是不易通風的產品也會在液體表面出現大量的漂浮泡沫。

在分散釜中，最終生成了質量很好的懸浮分散液體。可通過供粉閥的開啟和關閉控制粉末的用量，滿足不同飽和度。利用這種分散設備之后無需進一步的分散以及均勻化。例如使粉末顆粒達到一定的大小或者均勻度。這一分散過程同時完成了排氣，消除了產品中的微小氣泡。無論液體介質的黏度、容器和批量的大小如何，這一裝置都能在短時間內完成高穩定性、固體物質含量很高的懸浮分散液體生產。Conti-TDS的最大的優點是把5個工藝步驟（排空、輸送、添加、濕潤和分散）集成在一臺設備中，從而實現了時間、原材料和能源的節約。