1.本发明涉及功能材料制备仪器技术领域，具体为一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置及方法。
背景技术：2.制备纳米颗粒的传统方法有乳化后的喷雾干燥、降温真空干燥、机械破碎、机械研磨等，但是这些方法存在一定的问题，如过程中引入的杂质无法脱除、对原物料的活性破坏、颗粒粒度分布宽等。超临界二氧化碳流体的临界温度(31.1℃)、临界压力(7.38mpa)较低，无毒无腐蚀、不易燃烧、价格低廉。超临界二氧化碳流体的密度与液体相近，粘度与气体接近的特殊物理状态，并随压力和温度的变化而急剧变化，具有极好的流动性和传递性能，特别适合于热敏物质(如药物、生物提取物)的造粒处理。超临界二氧化碳流体技术在颗粒制备方向，基于需成粒物质的分子极性，有两类方法，分别为超临界二氧化碳快速膨胀法和超临界二氧化碳抗溶剂法。
3.基于相似相溶的原理，由于极性的物质基本不溶于非极性的超临界二氧化碳流体，可选择一种能溶解超临界二氧化碳流体的溶剂溶解该物质。当作为抗溶剂的超临界二氧化碳流体与该溶液充分接触时，超临界二氧化碳流体迅速扩散到溶液中，溶液体积膨胀，密度下降、溶解能力下降，溶液过饱和而成核析出溶质颗粒，这就是超临界二氧化碳抗溶剂法的基本原理。
4.作用机理需随着血液到达器官与组织的药物(如化疗药物或血液染色剂)一般分子结构含有极性官能团，如磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)、羟基(-oh)，这些药物的分子是极性的。所以采用超临界二氧化碳流体制备“极性颗粒”时，一般采用超临界二氧化碳抗溶剂法。
5.在高等院校、企业科研部门、医疗场所中的科研与应用时，经常面对需造粒的极性物质非常昂贵或难以大量获取，但经常需要高频率、小批量的进行成粒的情形。故利用超临界二氧化碳造粒装置时，需要装置与方法能利用少量物料即可进行造粒，且已成粒的物质能被收集到。另外，利用超临界二氧化碳造粒装置时，以上科研人员多处于室内环境，要防止高压的二氧化碳气体的泄露并导致人员缺氧窒息风险。
6.现有技术存在缺点如下：
7.(1)目前，制备“极性颗粒”时，采用超临界二氧化碳抗溶剂法时，需要将极性物质溶解于溶剂中，然后通过泵加压后达到一定的流速进入高压成粒罐，实验结束后收集纳米极性颗粒。由于泵运转是需要液体充满泵头的，并且液体从泵至高压成粒罐未合适的方法满足少量液体也达到一定的流速。这导致目前的装置与方法，需要造粒前溶解配备有大量的极性物质，来满足泵的运转与喷嘴处液体喷射的大流速。由于纳米极性颗粒的粒径很小，造粒过程中容易二氧化碳流体携带并穿越到缓冲卸放模块，且造粒结束后沉积在内表壁上的颗粒不易被收集到。这进一步导致，当需要一定量的纳米极性颗粒时，需要造粒前溶解配备有大量的极性物质。
8.(2)目前，超临界二氧化碳抗溶剂法进行极性颗粒制备时，在装置超压、密封元件失效时，将出现二氧化碳泄露。当没有及时发现二氧化碳泄露现象时，人员不警觉将导致人员缺氧窒息风险。目前超临界二氧化碳造粒装置的可拆卸的高压成粒罐的密封，采用两种，第一种是采用聚四氟乙烯平垫片+法兰密封结构，此方案密封安全，但是操作繁琐且所需扭矩高达约15n
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m。第二种是采用氟橡胶或聚氨酯类聚合物类o型密封圈+密封槽结构，此方案操作简单，但是使用过程中，此类o型密封圈被二氧化碳溶解并泄露，造成了室内空间的不安全与实验的失败。目前的超临界二氧化碳抗溶剂法的造粒技术中在如何避免超压、密封失效以及泄露气体的窒息风险，目前未报到有合适的改善方案。
9.公布号为cn103623746的发明专利申请公开了一种超临界-溶剂热相结合制备纳米材料的装置及方法，该申请通过管路及组件拼接，调整阀门开关组合、原料放置方式、夹带剂进入方式等条件或者参数，即能实现多种超临界-溶剂热相结合的制备方法，能够满足有机纳米材料、无机纳米材料以及有机/无机复合纳米材料的制备。但仍未解决上述问题。
技术实现要素：10.本发明的目的在于提供一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置及方法，本发明所要解决的技术问题在于：在应用超临界二氧化碳流体进行纳米极性颗粒制备时，为了满足泵的运转与喷嘴处液体的流速以及实验结束后回收收集足够的纳米颗粒，需要大量配备溶解有大量的极性溶质。另外，在室内科研应用超临界二氧化碳流体进行纳米极性颗粒制备时，易发生装置超压、密封失效造成的室内二氧化碳窒息风险。
11.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
12.一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，包括co2气源模块、冷却模块、循环降温模块、co2增压模块、溶剂增压模块、成粒模块和缓冲泄放模块；
13.所述co2气源模块的输出端与冷却模块的输入端连通，所述冷却模块的输出端与co2增压模块的输入端连通；所述循环降温模块与冷却模块连通；
14.所述溶剂增压模块包括玻璃瓶、溶剂计量泵、液体置换器；所述溶剂计量泵的一端与玻璃瓶连通，另一端与液体置换器的一端连通；所述液体置换器的另一端与成粒模块连通；
15.所述成粒模块的输入端分别与co2增压模块和溶剂增压模块的输出端连接，输出端通过缓冲泄放模块后与外部连通。
16.优点：本发明通过模块与流程的针对性地优化，能实现使用少量纳米极性物资进行纳米颗粒的制备并回收收集。并且在室内科研应用超临界二氧化碳流体进行纳米极性颗粒制备时，能减少装置超压、密封失效造成的室内二氧化碳窒息风险。
17.优选地，所述液体置换器包括置换筒体、前端旋盖、后端旋盖、活动块、第一弹簧蓄能密封圈；
18.所述置换筒体为上下开口的筒状结构，所述置换筒体的内部上下两端均呈阶梯状；
19.所述前端旋盖能够配合安装在置换筒体的上端，所述后端旋盖能够配合安装在置换筒体的下端；所述置换筒体和前端旋盖之间、所述置换筒体和后端旋盖之间均安装有第一弹簧蓄能密封圈；
20.所述置换筒体的内部设置有活动块，所述活动块将置换筒体的内部空间分为第一腔体和第二腔体；
21.所述前端旋盖上设置有驱动溶液进口，所述驱动溶液进口与容纳驱动溶液的第一腔体连通；所述驱动溶液进口与溶剂计量泵连通；
22.所述后端旋盖上设置有置换溶液出口，所述置换溶液出口与容纳置换溶液的第二腔体连通，所述置换溶液出口与高压成粒罐连通。
23.优选地，所述液体置换器还包括o型密封圈；所述o型密封圈安装在活动块的周侧。
24.优选地，所述成粒模块包括高压成粒罐和环形加热器；所述环形加热器安装在高压成粒罐的侧壁上；
25.所述高压成粒罐的上端连通液体置换器，下端连通缓冲泄放模块；
26.所述高压成粒罐包括高压沉积釜体、沉积室釜盖、第二弹簧蓄能密封圈、聚四氟内衬和滤芯板；
27.所述高压沉积釜体为下端密封的筒状结构，高压沉积釜体的内壁上端呈阶梯状，沉积室釜盖为阶梯型，沉积室釜盖能够配合安装在高压沉积釜体上；
28.所述第二弹簧蓄能密封圈安装在高压沉积釜体和沉积室釜盖之间；
29.所述聚四氟内衬设置在高压沉积釜体内壁，所述高压沉积釜体的内壁下端设置有滤芯板，高压沉积釜体的底部设置有出气口；所述沉积室釜盖上设置有两个连通外部和沉积室内部的进液口。
30.优选地，所述喷嘴是金属材质，喷嘴的通道内直径介于0.05mm～0.25mm之间。
31.优选地，所述第二弹簧蓄能密封圈采用ptfe(聚四氟乙烯)材料为母材，唇缘是半圆形或v型。半圆形或v型的聚四氟乙烯内，支撑有螺旋卷绕金属弹簧，用于提供常压和低压下的密封所需的初始密封力。
32.优选地，还包括控制模块，所述控制模块包括plc控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、co2探测器；
33.所述第一温度传感器安装在环形加热器处，所述第二温度传感器安装在高压成粒罐内；
34.所述第一压力传感器安装在高压成粒罐内，所述第二压力传感器安装在高压成粒罐与缓冲罐之间的管道内；
35.所述co2探测器安装在装置内，接触大气环境，探测室内空气中co2浓度；
36.所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和co2探测器的信号均经plc控制器上处理与显示。
37.本发明还公开了一种应用上述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置的方法，包括如下步骤：
38.s1、将溶质和溶剂进行充分混合形成均一的溶液，移至液体置换器的靠近高压成粒罐的一侧。将乙醇移至玻璃瓶中。
39.s2、将单通道喷嘴安装于沉积室釜盖的下方，将聚四氟内衬和滤芯板放置于高压沉积釜体中，并手动拧旋沉积室釜盖至第二弹簧蓄能密封圈降至釜体内。
40.s3、设置目标温度和目标压力后，二氧化碳气体经冷凝器冷凝为液态后，经计量泵增压、泵后的管道电伴热，进入到高压成粒罐。控制系统通过第一温度传感器和第一压力传
感器，通过调整计量泵的流量和启停，使高压成粒罐达到目标温度和目标压力。
41.s4、打开溶剂计量泵，将玻璃瓶中的乙醇，泵入液体置换器的远离高压成粒罐的一侧。通过液体置换器中的活动块，推动含有原料的溶液，进入高压成粒罐；
42.s5、反应结束后，泄压至常压，自然降温至室温，手动拧旋沉积室釜盖，从聚四氟内衬和滤芯板收集到目标产物纳米极性颗粒。
43.s6、以上过程中，若co2探测器探测到室内空气中co2浓度异常，则控制连锁声光报警、动力电源的关闭。
44.优选地，溶剂在室温下的介电常数(dielectric constant)介于5～21，包括二氯甲烷、乙醚、丙酮的至少一种。
45.优选地，溶质的分子结构含有强极性官能团，包括磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)、羟基(-oh)的至少一种。
46.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
47.(1)本发明通过模块与流程的针对性地优化，能实现使用少量纳米极性物资进行纳米颗粒的制备并回收收集。并且在室内科研应用超临界二氧化碳流体进行纳米极性颗粒制备时，能减少装置超压、密封失效造成的室内二氧化碳窒息风险。
48.(2)本发明的液体置换器的活动块将内部分为第一腔体和第二腔体两个空腔用于分别容纳驱动溶液和置换溶液。由于溶剂计量泵通过泵加压后达到一定的流速，而泵运转是需要液体充满泵头的，则需要大量的溶液来保证泵的运转。本发明通过大量廉价或易获取的驱动溶液来将置换溶液挤压到高压成粒罐的小尺寸的单通道喷嘴，并设置回收部件，因此本液体置换器能够实现使用少量纳米极性物质进行制备并收集到。
49.(3)本发明的高压成粒罐采用高压自紧密封结构，结构简单，大大方便了高压成粒罐的密封安装，由传统螺栓密封所需的约15n
·
m的预紧力降至约1n
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m，不通过使用工具，可以使普通的成年人徒手进行开启与关闭，可达到密封要求。结合co2探测器、压力传感器的安全连锁，同时也减少装置超压、密封失效造成的室内二氧化碳窒息风险。
附图说明
50.图1为本发明的实施例的装置组成的模块图；
51.图2为本发明的实施例的工艺与仪表流程图；
52.图3为本发明的实施例的液体置换器的结构连接示意图；
53.图4为本发明的实施例的高压成粒罐的结构连接示意图；
54.图5为本发明的实施例的沉积室釜盖的功能示意图。
具体实施方式
55.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
56.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
57.参阅图1和图2，本实施例公开了一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，包括co2气源模块1、冷却模块2、循环降温模块3、co2增压模块4、溶剂增压模块5、成粒模块6、缓冲泄放模块7和控制模块8。
58.co2气源模块1为co2钢瓶11，在室温(20℃/293.15k)下，co2钢瓶11的内部压力值为57.2bar。钢瓶中co2的相态是气态和液态共存的，气态位于上方，液体位于下方。
59.同时，冷却模块2采用冷凝器21；循环降温模块3采用冷冻循环机31；co2增压模块4采用co2计量泵41；溶剂增压模块5包括玻璃瓶51、溶剂计量泵52、液体置换器53；成粒模块6包括高压成粒罐61和环形加热器62；缓冲泄放模块7包括缓冲罐71。
60.co2钢瓶11的输出端通过第一球阀后与冷凝器21的输入端连通，冷凝器21的输出端通过第二球阀后与co2计量泵41的输入端连通，co2计量泵41的输出端接在高压成粒罐61的上端。冷冻循环机31与冷凝器21连通用于在冷凝器21中不断进行换热使得气态co2冷却为液态co2。
61.溶剂计量泵52的一端与玻璃瓶51连通，另一端与液体置换器53的一端连通；液体置换器53的另一端接在高压成粒罐61的上端。高压成粒罐61的下端通过电磁阀后连通缓冲罐71的输入端，缓冲罐71的输出端与大气连通。环形加热器62安装在高压成粒罐61的侧壁上。
62.参阅图3，本实施例的液体置换器53包括置换筒体531、前端旋盖532、后端旋盖533、活动块534和第一弹簧蓄能密封圈535。
63.置换筒体531为上下开口的筒状结构，置换筒体531的内部上下两端均呈阶梯状，前端旋盖532和后端旋盖533均呈阶梯型且能够与置换筒体531配合。前端旋盖532能够配合安装在置换筒体531的上端，后端旋盖533能够配合安装在置换筒体531的下端。置换筒体531和前端旋盖532之间、置换筒体531和后端旋盖533之间均安装有第一弹簧蓄能密封圈535。置换筒体531的内部设置有活动块534，活动块534将置换筒体531的内部空间分为用于容纳驱动溶液的第一腔体和用于容纳置换溶液的第二腔体。活动块534的周侧还设置有o型密封圈5341，能够保证第一腔体内的溶液和第二腔体内的溶液不会融合。置换筒体531的上下两端均设置有第一防爆泄放孔5311。
64.前端旋盖532上设置有驱动溶液进口5321，驱动溶液进口5321与容纳驱动溶液的第一腔体连通，用于输送驱动溶液，驱动溶液进口5321与溶剂计量泵连通。置换溶液出口5331与容纳置换溶液的第二腔体连通，用于输出置换溶液，置换溶液出口5331与高压成粒罐61连通。
65.本实施例的液体置换器的活动块534将内部分为第一腔体和第二腔体两个空腔用于分别容纳驱动溶液和置换溶液。由于溶剂计量泵52通过泵加压后达到一定的流速，而泵运转是需要液体充满泵头的，则需要大量的溶液来保证泵的运转。本实施例在玻璃瓶51内设置如水等廉价的驱动溶液，驱动溶液从玻璃瓶51经过溶剂计量泵52后输送到液体置换器53容纳驱动溶液的第一腔体内，随着驱动溶液的注入，能够驱动活动块534向着容纳置换溶液的第二腔体运动，将第二腔体内的置换溶液挤压到高压成粒罐61。因此本液体置换器53能够实现使用少量纳米极性物质进行制备。
66.采用该种方式，使用廉价的或者易获取的驱动溶液来保证泵的运转，因此即使是消耗大量的驱动溶液，也只需要极低的成本，也不需要提前制备大量的极性物质，节省了时
间。参阅图4，本实施例的高压成粒罐61具体包括高压沉积釜体611、沉积室釜盖612、第二弹簧蓄能密封圈613、聚四氟内衬614、滤芯板615和喷嘴616。
67.高压沉积釜体611为下端密封的筒状结构，高压沉积釜体611的内壁上端呈阶梯状，沉积室釜盖612为阶梯型，沉积室釜盖612能够配合安装在高压沉积釜体611上，第二弹簧蓄能密封圈613安装在高压沉积釜体611和沉积室釜盖612之间。高压沉积釜体611内壁喷涂有特氟龙形成聚四氟内衬614，高压沉积釜体611内壁下端设置有滤芯板615，高压沉积釜体611的底部设置有出气口6112；沉积室釜盖612上设置有三个连通外部和沉积室内部的进液口6121，液态co2通过其中一个进液口6121进入高压沉积釜体611内部，液体置换器53内的溶液通过另外一个进液口6121进入高压沉积釜体611内部，最后相应的传感器通过最后一个进液口6121伸入高压成粒罐61内以进行测量。高压沉积釜体611的上端设置有第一防爆泄放孔6111。
68.本实施例在高压沉积釜体611内中设置可更换的聚四氟内衬614和滤芯板615，一方面能够为高压沉积釜体611的金属内壁黏附颗粒，另一方面也容易将聚四氟内衬614和滤芯板615上的颗粒取出，更加容易对成粒后的颗粒进行回收。同时滤芯板615设置在出气口6112的上端，在让气体散出的同时，可使形成的颗粒滞留。
69.喷嘴616是金属材质，喷嘴的通道内直径介于0.05mm～0.25mm之间。喷嘴616为单通道喷嘴，防止液体回流。同时本实施例的喷嘴616采用尺寸小的喷嘴，相同流量下喷射速度快，更容易将输送来的置换溶液喷散，更容易在高压成粒罐61内成粒。
70.本实施例的第二弹簧蓄能密封圈613，采用ptfe(聚四氟乙烯)材料为母材，唇缘是半圆形或v型。作为母材的ptfe(聚四氟乙烯)材料，此材料具有化学惰性好，耐温性能好，使用温度在+260℃～-196℃，对工作表面无硬度要求的特点，可用于往复旋转运动，在保证密封效果的同时延长了密封圈的使用寿命。在密封性能上采用第二弹簧蓄能密封圈613与将高压沉积釜体611与沉积室釜盖612装在一体，第二弹簧蓄能密封圈613在低压和零压时，初始密封力由金属弹簧产生，当系统压力升高时，主要密封力则由系统压力形成，因此从零压到高压无能保证良好密封的性能。螺纹式快开高压自紧密封结构设计简单易懂，操作方便，既满足了操作安全可靠的要求，又解决了快开的技术问题。该密封结构大大方便了高压成粒罐61的密封安装，由传统螺栓密封所需的约15n.m的预紧力降至约1n.m，不通过使用工具，可以使普通的成年人徒手进行开启与关闭，可达到密封要求。
71.本实施例的控制模块8包括plc控制器(图未示出)、第一温度传感器81、第二温度传感器82、第一压力传感器83、第二压力传感器84、co2探测器85。
72.第一温度传感器81安装在环形加热器62处，第二温度传感器82安装在高压成粒罐61内；第一压力传感器83安装在高压成粒罐61内，第二压力传感器84安装在高压成粒罐61与缓冲罐71之间的管道内；co2探测器85安装在缓冲罐71内；第一温度传感器81、第二温度传感器82、第一压力传感器83、第二压力传感器84和co2探测器85均与plc控制器的输入端连接，第一球阀、第二球阀和电磁阀均与plc控制器的输出端连接。通过将co2探测器85设置在缓冲罐71的外部，能够探测处本装置外部的空气中的co2浓度，能够感知因装置部分部件的失效而导致的co2泄露，进而提醒人员。
73.本实施例通过设置控制模块8，一方面，为了精确控制并稳定体系温度和体系压力，以便精确控制超临界二氧化碳体系的稳定性；另一方面，为了使整个设备更加智能化与
便捷化。
74.具体的，本实施例的控制模块8在本次开发在控制系统进行了系统设计与优化，架构与方案主要包含：智能硬件系统，中央处理器运算控制系统，人机交互系统。
75.智能硬件系统：上述的增压设备、压力传感器和温度传感器等，需选择合适的通讯信号。
76.为了提升温控精度，对输入传感器的类型进行合理选型，输出控制型号用模拟量输出模式，控制精度更好，温控算法采用pid自调节，精确调节控温精度。
77.中央处理器运算控制系统：中央处理器工业级plc控制系统单元，通过国际标准的lad和scl语言进行数据精确处理和逻辑运算，系统稳定性高；通过压力传感器和增压设备的联动过程控制，和系统微调节单元，在设定的压力(mpa)值，中央处理器根据系统压力和设定压力的换算和过程动态比较，实现增压设备的过程控制，同时通过系统为调节算法逻辑，精确控制系统压力，总体精度高，误差小。
78.人机交互系统：本控制模块8采用电阻屏的触摸屏，对重要参数设置后(流量ml/min，压力mpa，温度℃等)，将系统切换到自动工作模式，即可实现无人值守，自动对温度进行pid调节，压力过程控制和调节，使系统在一个稳定高校状态下长期稳定运行，提高实验效率，有效地排除其他干扰因素。
79.本实施例还公开了应用本装置的制备方法，具体操作过程如下：
80.(1)将溶质“紫杉醇”和溶剂“丙酮”进行充分混合形成均一的溶液(约4ml)，移至液体置换器53的靠近高压成粒罐61的一侧。将乙醇移至玻璃瓶51中。
81.(2)清洁并干燥单通道喷嘴616，防止堵塞。将单通道喷嘴616安装于沉积室釜盖612的下方，将聚四氟内衬614和滤芯板615放置于高压沉积釜体611中，并手动拧旋沉积室釜盖612至第二弹簧蓄能密封圈613降至釜体内。
82.(3)在该装置的触摸屏上，设置本次实验的高压成粒罐的实验目标温度(80.0℃)和目标压力(20.0mpa)后，二氧化碳气体经冷凝器21冷凝为液态后，经计量泵41增压、泵后的管道电伴热，电伴热带的设置温度也为80.0℃。进入到高压成粒罐61。控制系统通过第一温度传感器81和第一压力传感器83，通过调整计量泵41的流量和启停，使高压成粒罐61达到目标温度和目标压力，稳定5-10分钟。
83.s4、通过单通道喷嘴616的直径和喷射流形所需流速、液体置换器53的内径，计算得出溶剂计量泵52的所需流量。设置流量，启动打开溶剂计量泵52，将玻璃瓶51中的乙醇，泵入液体置换器53的远离高压成粒罐61的一侧。通过液体置换器53中的活动块533，推动含有溶质的溶液，进入高压成粒罐61；
84.s5、反应结束后，泄压至常压，自然降温至室温，手动拧旋沉积室釜盖612，用石英玻璃材质的工具，从聚四氟内衬614和滤芯板615收集到目标产物纳米极性颗粒。
85.s6、以上过程中，若plc控制系统监测到温度、压力、co2气体浓度异常，则控制系统自动连锁声光报警、动力电源的关闭。
86.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
87.以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
技术特征：1.一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：包括co2气源模块(1)、冷却模块(2)、循环降温模块(3)、co2增压模块(4)、溶剂增压模块(5)、成粒模块(6)和缓冲泄放模块(7)；所述co2气源模块(1)的输出端与冷却模块(2)的输入端连通，所述冷却模块(2)的输出端与co2增压模块(4)的输入端连通；所述循环降温模块(3)与冷却模块(2)连通；所述溶剂增压模块(5)包括玻璃瓶(51)、溶剂计量泵(52)、液体置换器(53)；所述溶剂计量泵(52)的一端与玻璃瓶(51)连通，另一端与液体置换器(53)的一端连通；所述液体置换器(53)的另一端与成粒模块(6)连通；所述成粒模块(6)的输入端分别与co2增压模块(4)和溶剂增压模块(5)的输出端连接，输出端通过缓冲泄放模块(7)后与外部连通。2.根据权利要求1所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：所述液体置换器包括置换筒体(531)、前端旋盖(532)、后端旋盖(533)、活动块(534)、第一弹簧蓄能密封圈(535)；所述置换筒体(531)为上下开口的筒状结构，所述置换筒体(531)的内部上下两端均呈阶梯状；所述前端旋盖(532)能够配合安装在置换筒体(531)的上端，所述后端旋盖(533)能够配合安装在置换筒体(531)的下端；所述置换筒体(531)和前端旋盖(532)之间、所述置换筒体(531)和后端旋盖(533)之间均安装有第一弹簧蓄能密封圈(535)；所述置换筒体(531)的内部设置有活动块(534)，所述活动块(534)将置换筒体(531)的内部空间分为第一腔体和第二腔体；所述前端旋盖(532)上设置有驱动溶液进口(5321)，所述驱动溶液进口(5321)与容纳驱动溶液的第一腔体连通；所述驱动溶液进口(5321)与溶剂计量泵连通；所述后端旋盖(533)上设置有置换溶液出口(5331)，所述置换溶液出口(5331)与容纳置换溶液的第二腔体连通，所述置换溶液出口(5331)与高压成粒罐连通。3.根据权利要求2所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：所述液体置换器还包括o型密封圈(5341)；所述o型密封圈(5341)安装在活动块(534)的周侧。4.根据权利要求1所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：所述成粒模块(6)包括高压成粒罐(61)和环形加热器(62)；所述高压成粒罐(61)包括高压沉积釜体(611)、沉积室釜盖(612)、第二弹簧蓄能密封圈(613)、聚四氟内衬(614)、滤芯板(615)和喷嘴(616)；所述高压沉积釜体(611)为下端密封的筒状结构，高压沉积釜体(611)的内壁上端呈阶梯状，沉积室釜盖(612)为阶梯型，沉积室釜盖(612)能够配合安装在高压沉积釜体(611)上；所述第二弹簧蓄能密封圈(613)安装在高压沉积釜体(611)和沉积室釜盖(612)之间；所述聚四氟内衬(614)设置在高压沉积釜体(611)内壁，所述高压沉积釜体(611)的内壁下端设置有滤芯板(615)，高压沉积釜体(611)的底部设置有出气口(6112)；所述沉积室釜盖(612)上设置有三个连通外部和沉积室内部的进液口(6121)。5.根据权利要求4所述的一种纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：
所述喷嘴(616)是金属材质，所述喷嘴(616)的通道内直径介于0.05mm～0.25mm之间。6.根据权利要求4所述的一种纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：所述第二弹簧蓄能密封圈(613)采用ptfe(聚四氟乙烯)材料为母材，唇缘是半圆形或v型。7.根据权利要求1所述的一种纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置，其特征在于：还包括控制模块(8)，所述控制模块(8)包括plc控制器、第一温度传感器(81)、第二温度传感器(82)、第一压力传感器(83)、第二压力传感器(84)、co2探测器(85)；所述第一温度传感器(81)安装在环形加热器(62)处，所述第二温度传感器(82)安装在高压成粒罐(61)内；所述第一压力传感器(83)安装在高压成粒罐(61)内，所述第二压力传感器(84)安装在高压成粒罐(61)与缓冲罐(71)之间的管道内；所述co2探测器(85)安装在装置内，可接触到大气环境；所述第一温度传感器(81)、第二温度传感器(82)、第一压力传感器(83)、第二压力传感器(84)和co2探测器(85)的信号均经plc控制器上处理与显示。8.一种应用权利要求1-7任一项所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳装置的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、将溶质和溶剂进行充分混合形成均一的溶液，移至液体置换器(53)的靠近高压成粒罐(61)的一侧。将另外一种溶剂移至玻璃瓶(51)中。s2、将单通道喷嘴(616)安装于沉积室釜盖(612)的下方，将聚四氟内衬(614)和滤芯板(615)放置于高压沉积釜体(611)中，并手动拧旋沉积室釜盖(612)至第二弹簧蓄能密封圈(613)降至釜体内。s3、设置目标温度和目标压力后，二氧化碳气体经冷凝器(21)冷凝为液态后，经计量泵(41)增压、泵后的管道电伴热，进入到高压成粒罐(61)。控制系统通过第一温度传感器(81)和第一压力传感器(83)，通过调整计量泵(41)的流量和启停，使高压成粒罐(61)达到目标温度和目标压力。s4、打开溶剂计量泵(52)，将玻璃瓶(51)中的乙醇，泵入液体置换器(53)的远离高压成粒罐(61)的一侧。通过液体置换器(53)中的活动块(531)，推动含有溶质的溶液，进入高压成粒罐(61)；s5、反应结束后，泄压至常压，自然降温至室温，手动拧旋沉积室釜盖(612)，从聚四氟内衬(614)和滤芯板(615)收集到目标产物纳米极性颗粒。s6、以上过程中，若co2探测器(85)探测到室内空气中co2浓度异常，则控制连锁声光报警、动力电源的关闭。9.根据权利要求8所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳装置的制备方法，其特征在于：溶剂在室温下的介电常数介于5～21，包括二氯甲烷、乙醚、丙酮的至少一种。10.根据权利要求8所述的一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳装置的制备方法，其特征在于：溶质的分子结构含有强极性官能团，包括磺酸基(-so3h)、羧基(-cooh)、羟基(-oh)的至少一种。
技术总结本发明公开了一种少量纳米极性颗粒的超临界二氧化碳制备装置及方法，该装置CO2气源模块的输出端与冷却模块的输入端连通，冷却模块的输出端与CO2增压模块的输入端连通；循环降温模块与冷却模块连通；溶剂增压模块包括玻璃瓶、溶剂计量泵、液体置换器；溶剂计量泵的一端与玻璃瓶连通，另一端与液体置换器的一端连通；液体置换器的另一端与成粒模块连通；成粒模块的输入端分别与CO2增压模块和溶剂增压模块的输出端连接，输出端通过缓冲泄放模块后与外部连通。通过模块与流程的针对性地优化，该装置能实现使用少量纳米极性物资进行纳米颗粒的制备并回收收集。能减少装置超压、密封失效造成的室内二氧化碳窒息风险。效造成的室内二氧化碳窒息风险。效造成的室内二氧化碳窒息风险。
技术研发人员：李俊涛 彭飞 汪明虎 徐恒 卢少平
受保护的技术使用者：安徽科幂仪器有限公司
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2022/11/1
