Hielscher Ultrasonics
سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.
اتصل بنا: +49 3328 437-420
راسلنا: info@hielscher.com

عملية هطول الأمطار بالموجات فوق الصوتية

الجسيمات ، على سبيل المثال الجسيمات النانوية يمكن أن تتولد من أسفل إلى أعلى في السوائل عن طريق هطول الأمطار. في هذه العملية، يبدأ خليط فائق التشبع في تكوين جسيمات صلبة من المادة عالية التركيز التي تنمو وتترسب في النهاية. من أجل التحكم في حجم الجسيمات / البلورات والتشكل ، من الضروري التحكم في العوامل المؤثرة على هطول الأمطار.

خلفية عملية هطول الأمطار

خلال السنوات الأخيرة ، اكتسبت الجسيمات النانوية أهمية في العديد من المجالات ، مثل الطلاء أو البوليمرات أو الأحبار أو الأدوية أو الإلكترونيات. أحد العوامل المهمة التي تؤثر على استخدام المواد النانوية هو تكلفة المواد النانوية. لذلك ، هناك حاجة إلى طرق فعالة من حيث التكلفة لتصنيع المواد النانوية بكميات كبيرة. في حين أن العمليات ، مثل الاستحلاب ومعالجة الاتصال هي العمليات من أعلى إلى أسفل، الترسيب هو عملية من أسفل إلى أعلى لتخليق جزيئات بحجم النانو من السوائل. يشمل هطول الأمطار:

  • خلط سائلين على الأقل
  • فرط التشبع
  • التنوي
  • نمو الجسيمات
  • التكتل (عادة ما يتم تجنبه عن طريق التركيز الصلب المنخفض أو عن طريق عوامل التثبيت)

خلط الترسيب

يعد الخلط خطوة أساسية في هطول الأمطار ، كما هو الحال بالنسبة لمعظم عمليات هطول الأمطار ، فإن سرعة التفاعل الكيميائي عالية جدا. بشكل عام ، يتم استخدام مفاعلات الخزانات المقلوبة (دفعة أو مستمرة) أو الخلاطات الثابتة أو الدوارة الثابتة لتفاعلات الترسيب. التوزيع غير المتجانس لقوة الخلط والطاقة داخل حجم العملية يحد من جودة الجسيمات النانوية المركبة. يزداد هذا العيب مع زيادة حجم المفاعل. تؤدي تقنية الخلط المتقدمة والتحكم الجيد في المعلمات المؤثرة إلى جزيئات أصغر وتجانس أفضل للجسيمات.

يؤدي تطبيق نفاثات الاصطدام أو خلاطات القنوات الدقيقة أو استخدام مفاعل Taylor-Couette إلى تحسين كثافة الخلط والتجانس. هذا يؤدي إلى أوقات خلط أقصر. ومع ذلك ، فإن هذه الأساليب محدودة بحيث يمكن توسيع نطاقها.

يعمل جهاز الموجات فوق الصوتية من النوع المسباري Hielscher UP400St من طراز Hielscher UP400St بسرعة 20 كيلو هرتز ويوفر 400 واط من الموجات فوق الصوتية القوية للتركيبات الكيميائية الرطبة وتركيب الجسيمات

التوليف من الأسفل إلى الأعلى للجسيمات النانوية مع UP400St Sonicator

Ultrasonication هي تقنية خلط متقدمة توفر طاقة قص وتحريك أعلى دون قيود على التوسع. كما يسمح بالتحكم في المعلمات الحاكمة ، مثل مدخلات الطاقة أو تصميم المفاعل أو وقت الإقامة أو الجسيمات أو تركيز المواد المتفاعلة بشكل مستقل. يحفز التجويف بالموجات فوق الصوتية الخلط الدقيق المكثف ويبدد الطاقة العالية محليا.

المغنتيت الجسيمات النانوية هطول الأمطار

مفاعل سونوكيميائي محسن (Banert et al. ، 2006)تم إثبات تطبيق الموجات فوق الصوتية على هطول الأمطار في ICVT (TU Clausthal) بواسطة بانيرت وآخرون (2006) للجسيمات النانوية المغنتيت. استخدم Banert مفاعل سونوكيميائي محسن (الصورة اليمنى ، التغذية 1: محلول الحديد ، التغذية 2: عامل الترسيب ، انقر للحصول على عرض أكبر!) لإنتاج جسيمات المغنتيت النانوية “عن طريق الترسيب المشترك لمحلول مائي من سداسي هيدرات كلوريد الحديد الثلاثي وسباعي هيدرات كبريتات الحديد الثنائي مع النسبة المولية من الحديد3+/في2+ = 2: 1. نظرا لأن الخلط الهيدروديناميكي المسبق والخلط الكلي مهمان ويساهمان في الخلط الدقيق بالموجات فوق الصوتية ، فإن هندسة المفاعل وموضع أنابيب التغذية من العوامل المهمة التي تحكم نتيجة العملية. في عملهم، بانرت وآخرون. مقارنة تصاميم المفاعلات المختلفة. يمكن أن يقلل التصميم المحسن لغرفة المفاعل من الطاقة المحددة المطلوبة بعامل خمسة.

يترسب محلول الحديد بهيدروكسيد الأمونيوم المركز وهيدروكسيد الصوديوم على الترتيب. لتجنب أي تدرج في الأس الهيدروجيني ، يجب ضخ المرسب بشكل زائد. تم قياس توزيع حجم جسيمات المغنتيت باستخدام التحليل الطيفي لارتباط الفوتون (PCS, مالفيرن نانو سيزر ZS ، شركة مالفيرن).”

UP2000hdT مسبار نوع سونيكاتير مع خلية تدفق للوظائف المضمنة للجسيمات النانوية السيليكا والجسيمات النانوية الأساسية قذيفة.

سونياتور UIP2000hdT للتخليق الصناعي للجسيمات النانوية والجسيمات النانوية القشرية الأساسية.

بدون الموجات فوق الصوتية ، تم إنتاج جزيئات متوسط حجم الجسيمات 45 نانومتر عن طريق الخلط الهيدروديناميكي وحده. أدى الخلط بالموجات فوق الصوتية إلى تقليل حجم الجسيمات الناتجة إلى 10 نانومتر وأقل. يوضح الرسم أدناه توزيع حجم الجسيمات ل Fe3O4 الجسيمات المتولدة في تفاعل هطول الأمطار بالموجات فوق الصوتية المستمر (بانيرت وآخرون، 2004).

توزيع حجم الجسيمات في تفاعل هطول الأمطار بالموجات فوق الصوتية المستمر

الرسم التالي (بانيرت وآخرون، 2006) حجم الجسيمات كدالة لمدخلات الطاقة المحددة.

حجم الجسيمات كدالة لمدخلات الطاقة المحددة

“يمكن تقسيم الرسم البياني إلى ثلاثة أنظمة رئيسية. أقل من حوالي 1000 كيلو جول / كجمFe3O4 يتم التحكم في الخلط عن طريق التأثير الهيدروديناميكي. حجم الجسيمات يصل إلى حوالي 40-50 نانومتر. فوق 1000 كيلو جول / كجم يصبح تأثير الخلط بالموجات فوق الصوتية مرئيا. ينخفض حجم الجسيمات إلى أقل من 10 نانومتر. مع زيادة إضافية في مدخلات الطاقة المحددة ، يظل حجم الجسيمات بنفس ترتيب الحجم. عملية خلط الترسيب سريعة بما يكفي للسماح بنواة متجانسة.”

اطلب المزيد من المعلومات

يُرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول المعالجات بالموجات فوق الصوتية لتخليق الجسيمات من الأسفل إلى الأعلى، وملاحظات التطبيق والأسعار. يسعدنا أن نناقش معك عملية الترسيب الخاصة بك وأن نقدم لك جهاز صوتي يفي بمتطلباتك!









يرجى ملاحظة سياسة الخصوصية.





الأدب / المراجع

متعدد المراحل التجويف MPC48Insert لتحسين عمليات الاستحلاب والبلورة باستخدام صوتنة

متعدد الأطوار كافيتور: يعمل ملحق خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية MPC48 على تحسين عمليات الترسيب والتبلور


الموجات فوق الصوتية عالية الأداء! تغطي مجموعة منتجات Hielscher الطيف الكامل من الموجات فوق الصوتية للمختبر المدمجة على وحدات مقاعد البدلاء إلى أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية الكاملة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.

سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.

دعنا نتواصل.