Hielscheri ultraheli tehnoloogia

Ultraheli sademete protsess

Osakesi, nt nanoosakesi, võib sademete abil tekitada vedelikes alt ülespoole. Selles protsessis hakkab üleküllastunud segu moodustama tahkeid osakesi väga kontsentreeritud materjalist, mis kasvab ja lõpuks sadestub. Osakeste/kristallide suuruse ja morfoloogia kontrollimiseks on oluline kontrollida sademete mõjupõhjustavaid tegureid.

Sademeprotsessi taust

Viimastel aastatel on nanoosakesed olulised paljudes valdkondades, nagu katted, polümeerid, trükivärvid, ravimid või elektroonika. Üks oluline tegur, mis mõjutab nanomaterjalide kasutamist, on nanomaterjalide maksumus. Seepärast on vaja nanomaterjalide valmistamiseks lahtiselt koguses kulutõhusaid viise. Kuigi protsessid, nagu emulgeerimine ja peenestamise töötlemine on ülalt alla protsessidsademete näol on tegemist altpoolt tuleva protsessiga vedelate nanoosakeste osakeste sünteesiks. Sademete hulka kuulub:

  • Vähemalt kahe vedeliku segamine
  • Üleküllastumine
  • tuumastumine
  • Osakeste kasv
  • Linnastu (tavaliselt välditakse madala tahke kontsentratsiooniga või stabiliseerivate ainetega)

Sademete segamine

Segamine on hädavajalik samm sademetes, nagu enamike sademeprotsesside puhul, on keemilise reaktsiooni kiirus väga kõrge. Tavaliselt kasutatakse segajate reaktsioonide jaoks segatud paakureaktoreid (partii või pidevat), staatilisi või rootor-staatori segusid. Segamisvõimsuse ja energia hajuv jaotus protsessi mahus piirab sünteesitud nanoosakeste kvaliteeti. Selline puudus suureneb, kui reaktori maht suureneb. Täiustatud segamistehnoloogia ja hea mõju mõjuvate parameetrite tulemustele on väiksemad osakesed ja parema osakeste homogeensus.

Kallutatavate pihustite, mikrokanalite segurite kasutamine või Taylor-Couette'i reaktori kasutamine parandab segamise intensiivsust ja homogeensust. See viib lühema segamisajaga. Kuid need meetodid on piiratud selle potentsiaali laiendamisega.

Ultraheli on kõrgtehnoloogiline segamistehnoloogia, mis tagab suurema nihke ja segamise energia, ilma et see suurendaks piiranguid. See võimaldab ka kontrollida reguleerivaid parameetreid, näiteks toite sisendit, reaktori konstruktsiooni, viibimisaja, osakeste või reagendi kontsentratsiooni sõltumatult. Ultraheli kavitatsioon põhjustab intensiivset mikro-segamist ja hajub suure võimsusega kohapeal.

Magnetiidi nanoosakeste sademed

Optimeeritud sono-keemiline reaktor (Banert et al., 2006)Ultraheli määramine sademete tekkeks oli näidatud ICVT (TU Clausthal) kõrval Banert et al. (2006) magnetiidi nanoosakeste jaoks. Banertis kasutati optimeeritud sono-keemilist reaktorit (parempoolne pilt, sööda 1: raua lahus, sööt 2: sademeaine, Klõpsa suuremaks vaatamiseks!), et toota magnetiidi nanoosakesed “raua (III) kloriidheksahüdraadi ja raud (II) sulfaatheptahüdraadi vesilahuse kaaslahustamine koos Fe3+/ Fe2+ = 2: 1. Kuna hüdrodünaamiline eelmiksimine ja makro segamine on olulised ja aitavad kaasa ultraheli mikro-segamisele, on reaktori geomeetria ja toitetorude asend olulised tegurid, mis määravad protsessi tulemuse. Oma töös Banert et al. võrreldes erinevaid reaktori konstruktsioone. Reaktorikambri täiustatud disain võib vähendada vajalikku energiat viie teguri võrra.

Raua lahus sadestatakse vastavalt kontsentreeritud ammooniumhüdroksiidi ja naatriumhüdroksiidiga. PH gradiendi vältimiseks tuleb piserdada sademeaineid liiga palju. Magnetiidi osakeste suuruse jaotust mõõdeti, kasutades fotone korrelatsioonispektroskoopiat (PCS, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.)”

Ilma ultraheliuuringuta saadi osakesed keskmise osakese suurusega 45 nm ainult hüdrodünaamilise segamise teel. Ultraheli segamine vähendas saadud osakeste suurust 10 nm ja vähem. Alljärgnev graafik näitab Fe osakese suuruse jaotust3O4 pideva ultraheli sademereaktsiooni käigus tekkinud osakesed (Banert et al., 2004)

osakeste suuruse jaotus pideva ultraheli sademete reaktsiooni korral

Järgmine graafika (Banert et al., 2006) näitab osakeste suurust konkreetse energia sisendina.

osakeste suurus konkreetse energia sisendi funktsioonina

“Diagrammi saab jagada kolmeks põhirežiimiks. Allpool on umbes 1000 kJ / kgFe3O4 segamist kontrollib hüdrodünaamiline toime. Osakeste suurus on umbes 40-50 nm. Üle 1000 kJ/ kg muutub ultraheli segamise mõju nähtavaks. Osakeste suurus väheneb alla 10 nm. Konkreetse sisendvõimsuse edasise suurenemisega jääb osakeste suurus samas suurusjärgus. Sademete segamine on piisavalt kiire, et võimaldada homogeenset tuuma.”

Paluge lisateavet!

Palun kasutage allpool olevat vormi, kui soovite taotleda täiendavat teavet ultraheli homogeniseerimine. Meil on hea meel pakkuda teile ultraheli süsteemi istungil oma nõudeid.









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Kirjandus

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, UA (2004), Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen- (II, III) Oxid, ICVT, TU-Clausthal, Poster, mis esitati GVC aastakoosolekul 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, UA (2006), pideva sünonüümse sadestamise reaktori, Proc. 5. WCPT, Orlando, 23.-27. Aprill 2006.