חלקיקים, למשל, חלקיקים יכולים להיווצר מלמטה למעלה בנוזלים באמצעות משקעים. בתהליך זה, תערובת רוויה מתחילה להרכיב חלקיקים מוצקים מתוך החומר המרוכז ביותר שיגדל ולבסוף מזרז. כדי לשלוט על החלקיקים/קריסטל גודל ומורפולוגיה, שליטה על המשקעים גורמים המשפיעים הוא חיוני.

רקע תהליך משקעים

בתוך בשנים האחרונות, חלקיקים צברו חשיבות בתחומים רבים, כגון ציפויים, פולימרים, דיו, תרופות או אלקטרוניקה. אחד שיקולים חשובים המשפיעים על השימוש של ננו הוא עלות nanomaterial. לכן, בדרכים וחסכוניות לייצר ננו בכמויות גדולות נדרשים. בעוד תהליכים, כמו תחליב ועיבוד comminution הם תהליכים מלמעלה למטהממטרים, הוא תהליך מלמטה למעלה לסינתזה של חלקיקים בגודל ננו מנוזלים. כמות המשקעים כרוכות:

• ערבוב של שני נוזלים לפחות
• רוויה
• התגרענות
• צמיחת חלקיקים
• אגלושית (בדרך כלל נמנע מריכוז מוצק נמוך או על ידי מייצב סוכנים)

ערבוב משקעים

ערבוב הוא צעד חיוני במשקעים, כמו עבור רוב תהליכים משקעים, את המהירות של התגובה הכימית היא גבוהה מאוד. בדרך כלל, כורים טנקים מעורבים (אצווה או רציף), סטטיים או רוטור- stator mixers נמצאים בשימוש עבור תגובות משקעים. ההפצה inhomogeneous של ערבוב כוח ואנרגיה בתוך נפח התהליך מגביל את האיכות של חלקיקים מסונתז. חיסרון זה גדל ככל נפח הכור מגביר. טכנולוגיה מתקדמת ערבוב שליטה טובה על הפרמטרים המשפיעים התוצאה חלקיקים קטנים יותר הומוגניות החלקיקים טוב יותר.

היישום של מטוסים לפגוע, מערבלי ערוצי מייקרו, או שימוש כור טיילור-Couette לשפר את עוצמת הערבוב והומוגניות. זה מוביל פעמי ערבוב קצרות. אולם שיטות אלו מוגבלים זה פוטנציאל לשנותם עד.

Ultrasonication היא טכנולוגיה מתקדמת ערבוב מתן גזירה גבוהה בחישת אנרגיה ללא מגבלות סולם למעלה. זה גם מאפשר לשלוט על פרמטרים השולטים, כגון קלט כוח, עיצוב כור, זמן שהייה, חלקיק, או ריכוז מגיב באופן עצמאי. Cavitation קולי גורם ערבוב מיקרו אינטנסיבי מתפוגג הספק גבוה מקומי.

משקעים מגנטיט Nanoparticle

היישום של ultrasonication למשפך הודגם ב ICVT (TU Clausthal) על ידי Banert ואח. (2006) עבור חלקיקים מגנטיט. Banert השתמש כור סונו-כימי אופטימיזציה (בתמונה ימנית, להאכיל 1: פתרון ברזל, להאכיל 2: סוכן ממטרים, לחץ על תצוגה גדולה יותר!) כדי לייצר חלקיקים מגנטיט “על ידי שיתוף משקע של בתמיסה מימית של ברזל (III) hexahydrate כלוריד והברזל (II) heptahydrate סולפט עם יחס טוחן של Fe^{3 +}/ Fe^{2 +} = 2: 1. כמו ערבוב הידרודינמית מראש ערבוב ומאקרו חשובים ותורם ערבוב מייקרו הקולי, גיאומטרית הכור ואת המיקום של צינורות ההזנה הם גורמים חשובים המסדירים את תוצאת התהליך. בעבודתם, Banert ואח. עיצובי כור שונים בהשוואה. ועיצוב משופר של תא הכור יכול להפחית את האנרגיה הספציפית הנדרשת על ידי גורם של חמישה.

פתרון הברזל הוא זרז עם אמוניום הידרוקסיד מרוכז נתרן הידרוקסידי בהתאמה. על מנת למנוע כל שיפוע pH, הנמהר יש להישאב עולה. התפלגות גודל החלקיקים של מגנטיט כבר נמדד באמצעות ספקטרוסקופיית קורלציה פוטון (PCS, מלוורן נאוסיזר, מלוורן בע מ).”

ללא ultrasonication, חלקיקים בגודל החלקיקים הממוצע של 45nm יוצרו על ידי ערבוב הידרודינמית לבד. ערבוב אולטרסאונד הפחית את גודל החלקיקים וכתוצאה כדי 10nm ופחות. התרשים הבא מציג את התפלגות גודל החלקיקים של Fe₃הו₄ חלקיקים שנוצרו בתגובה רציפה משקעים אולטרא סאונד (בנארט ואח ', 2004).

הגרפיקה הבאה (בנארט ואח ', 2006) מראה את גודל החלקיקים כפונקציה של השקעת האנרגיה הספציפית.

“התרשים ניתן לחלק לשלושה משטרים עיקריים. להלן כ 1000 kJ / kg_Fe3O4 הערבוב נשלט על ידי האפקט ההידרודינמי. גודל החלקיקים מסתכם כ 40-50 ננומטר. מעל 1000 kJ/ק"ג האפקט של ערבוב אולטרה סאונד הופך גלוי. גודל החלקיקים מקטין מתחת 10 ננומטר. עם גידול נוסף של קלט הכוח הספציפי גודל החלקיקים נשאר באותו סדר גודל. תהליך ערבוב המשקעים הינו מהיר מספיק כדי לאפשר התגררות הומוגנית.”

סִפְרוּת

Banert, ט, הורסט, ג, קונץ, U., Peuker, א U. (2004), משקעים רציפים Ultraschalldurchflußreaktor הדוגמא של ברזל (II, III) אוקסיד, ICVT, TU-Clausthal, פוסטר שהוצג בכינוס השנתי של GVC 2004.

Banert, ט, ברנר, ג ', Peuker, א U. (2006), פרמטרי הפעלה של כור משקעים סונו-כימי רציף, Proc. 5. WCPT, אורלנדו פלורידה., 23.-27. אפריל 2006.