Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Procés d'ultrasons Precipitació

Les partícules, per exemple, nanopartícules poden ser generats de baix a dalt en els líquids per mitjà de precipitació. En aquest cas, una barreja sobresaturada s'inicia la formació de partícules sòlides fora del material altament concentrada que creixerà i finalment precipitar. Per tal de controlar la mida de partícula / vidre i la morfologia, el control sobre la precipitació factors que influeixen és essencial.

fons

Dins dels últims anys, les nanopartícules guanyat importància en molts camps, com ara revestiments, polímers, tintes, productes farmacèutics o l'electrònica. Un factor important que influeix en l'ús dels nanomaterials és el cost de nanomaterials. Per tant, formes eficients i econòmiques per fabricar nanomaterials es requereixen en grans quantitats. Si bé els processos, com emulsificació i el processament de trituració són processos de dalt a baix, La precipitació és un procés de baix a dalt per a la síntesi de partícules nano de mida dels líquids. La precipitació implica:

  • La barreja d'almenys dos líquids
  • sobresaturació
  • nucleació
  • creixement de les partícules
  • aglomeració
    (Típicament evitat per la baixa concentració de sòlids o per agents estabilitzants)

barreja

El barrejat és un pas essencial en la precipitació, com per a la majoria dels processos de precipitació, la velocitat de la reacció química és molt alta. Comunament, els reactors de tanc agitat (per lots o continus), mescladors estàtics o rotor-estator estan sent utilitzats per a les reaccions de precipitació. La distribució no homogènia de la potència de mescla i l'energia dins el volum de procés limita la qualitat de les nanopartícules sintetitzades. Aquest desavantatge augmenta a mesura que augmenta el volum del reactor. la tecnologia de barreja avançada i un bon control sobre els paràmetres que influeixen en el resultat partícules més petites i una millor homogeneïtat de les partícules.

L'aplicació de dolls que xoquen, mescladors de micro-canal, o l'ús d'un reactor de Taylor-Couette millorar la intensitat de barreja i l'homogeneïtat. Això condueix a la reducció dels temps de mescla. No obstant això, aquests mètodes es limiten el potencial de ser ampliades.

Ultrasons és una tecnologia de barreja avançada proporcionant una major cisallament i agitació energia sense limitacions d'escala-up. Ho fa també permet controlar els paràmetres de govern, com ara la potència d'entrada, el disseny del reactor, temps de residència, partícula, o la concentració de reactiu independent. La cavitació ultrasònica indueix barreja micro intensa i dissipa alta potència localment.

La magnetita de nanopartícules Precipitació

reactor Optimitzat sono-química (Banert et al., 2006)L'aplicació d'ultrasons a la precipitació es va demostrar en el ICVT (TU Clausthal) per Banert et al. (2006) de nanopartícules de magnetita. Banert va utilitzar un reactor sono-química optimitzat (imatge de la dreta, d'alimentació 1: solució de ferro, l'alimentació 2: agent de precipitació, Feu clic per fer més gran!) Per produir les nanopartícules de magnetita “per co-precipitació d'una solució aquosa de ferro (III) hexahidrat de clorur i de ferro (II) heptahidrat de sulfat amb una relació molar de Fe3 + més/ Femés de 2 = 2: 1. Com hidrodinàmic pre-mescla i barreja macro són importants i contribueixen a la barreja micro ultrasònica, la geometria del reactor i la posició dels tubs d'alimentació són factors importants que regeixen el resultat del procés. En el seu treball, Banert et al. van comparar diferents dissenys de reactors. Un disseny millorat de la cambra del reactor pot reduir l'energia específica requerida pel factor de cinc.

La solució de ferro es precipita amb hidròxid d'amoni concentrat i hidròxid de sodi respectivament. Per tal d'evitar qualsevol gradient de pH, el precipitant ha de ser bombejada en excés. La distribució de la mida de partícula de magnetita s'ha mesurat mitjançant espectroscòpia de correlació de fotons (PCS, Malvern nanosizer ZS, Malvern Inc.).”

Sense ultrasons, partícules d'una mida mitjana de partícula de 45 nm es van produir per la barreja hidrodinàmica sol. de mescla d'ultrasons redueix la mida de partícula resultant a 10 nm i menys. El gràfic següent mostra la distribució de la mida de partícula de Fe3la4 partícules generades en una reacció contínua precipitació ultrasònic (Banert et al., 2004).

El següent gràfic (Banert et al., 2006) Mostra la mida de partícula com una funció de l'entrada d'energia específica.

“El diagrama es pot dividir en tres règims principals. Per sota d'aproximadament 1.000 kJ / kgFe3O4 la barreja és controlada per l'efecte hidrodinàmic. La mida de partícula és de voltant de 40-50 nm. Per sobre de 1.000 kJ / kg l'efecte de la barreja per ultrasons es fa visible. La mida de partícula disminueix per sota de 10 nm. Amb un augment addicional de l'entrada d'energia específica la mida de partícula roman en el mateix ordre de magnitud. La barreja és prou ràpid com per permetre la nucleació homogènia.”

Sol·licitar més informació!

Utilitzeu el formulari següent, si voleu sol·licitar informació addicional sobre l'homogeneïtzació d'ultrasons. Estarem encantats d'oferir-vos un sistema d'ultrasons que compleixi els vostres requisits.









Tingueu en compte que Política de privacitat.


literatura

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, U. A. (2004), la precipitació contínua en Ultraschalldurchflußreaktor l'exemple de ferro (II, III), òxid de ICVT, TU-Clausthal, Poster presentat a GVC Reunió Anual de 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, U. A. (2006), els paràmetres de funcionament d'un reactor de precipitació sono-química contínua, Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Abril de 2006.