Hielscher अल्ट्रासाउंड प्रौद्योगिकी

अल्ट्रासोनिक वर्षा प्रक्रिया

कण, उदाहरण के लिए नैनोकणों को वर्षा के माध्यम से तरल पदार्थों में बॉटम-अप उत्पन्न किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में, एक अतिसंतृप्त मिश्रण अत्यधिक केंद्रित सामग्री से ठोस कणों को बनाना शुरू कर देता है जो बढ़ेगा और अंत में तेज़ हो जाएगा। कण/क्रिस्टल आकार और आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने के लिए, वर्षा को प्रभावित करने वाले कारकों पर नियंत्रण आवश्यक है ।

वर्षा प्रक्रिया पृष्ठभूमि

हाल के वर्षों के भीतर, इस तरह के कोटिंग्स, पॉलिमर, स्याही, फार्मास्यूटिकल्स या इलेक्ट्रॉनिक्स के रूप में कई क्षेत्रों में महत्व हासिल कर नैनोकणों। एक महत्वपूर्ण कारक नेनो सामग्री के उपयोग को प्रभावित करने nanomaterial लागत है। इसलिए, लागत प्रभावी तरीके निर्माण करने के लिए भारी मात्रा में नेनो सामग्री की आवश्यकता है। जबकि प्रक्रियाओं, जैसे पायसीकरण और टुकड़े टुकड़े करना प्रसंस्करण कर रहे हैं ऊपर से नीचे प्रक्रियाओं, वर्षा तरल पदार्थ से नैनो आकार के कणों के संश्लेषण के लिए एक बॉटम-अप प्रक्रिया है। वर्षा शामिल है:

  • कम से कम दो तरल पदार्थ के मिश्रण
  • अतिसंतृप्ति
  • केंद्रक
  • कण विकास
  • समूह (आमतौर पर कम ठोस एकाग्रता से या एजेंटों को स्थिर करके बचा जाता है)

वर्षा मिश्रण

मिश्रण वर्षा में एक आवश्यक कदम है, क्योंकि अधिकांश वर्षा प्रक्रियाओं के लिए, रासायनिक प्रतिक्रिया की गति बहुत अधिक है। आम तौर पर, हलचल टैंक रिएक्टर (बैच या निरंतर), स्थैतिक या रोटर-स्टेटर मिक्सर का उपयोग वर्षा प्रतिक्रियाओं के लिए किया जा रहा है। प्रक्रिया की मात्रा के भीतर मिश्रण शक्ति और ऊर्जा का असंगत वितरण संश्लेषित नैनोकणों की गुणवत्ता को सीमित करता है। रिएक्टर की मात्रा बढ़ने के साथ ही यह नुकसान बढ़ता है। प्रभाव मिश्रण मानकों पर उन्नत मिश्रण तकनीक और अच्छे नियंत्रण के परिणामस्वरूप छोटे कण और बेहतर कण समरूपता होती है।

impinging विमानों, सूक्ष्म चैनल मिक्सर, या एक टेलर-Couette रिएक्टर के उपयोग के आवेदन मिश्रण तीव्रता और एकरूपता में सुधार होगा। इस छोटे मिश्रण बार होता है। फिर भी इन तरीकों यह क्षमता को बढ़ाया जा तक सीमित हैं।

Ultrasonication एक उन्नत मिश्रण प्रौद्योगिकी उच्च कतरनी प्रदान करने और बिना पैमाने-अप सीमाओं ऊर्जा सरगर्मी है। यह भी इस तरह के पावर इनपुट, रिएक्टर डिजाइन, निवास समय, कण, या अभिकारक एकाग्रता स्वतंत्र रूप गवर्निंग मानकों को नियंत्रित करने के लिए अनुमति देता है है। अल्ट्रासोनिक गुहिकायन तीव्र सूक्ष्म मिश्रण को प्रेरित करता है और स्थानीय स्तर पर उच्च शक्ति नष्ट करता।

मैग्नेटाइट Nanoparticle वर्षा

अनुकूलित सोनो-रासायनिक रिएक्टर (Banert एट अल।, 2006)वर्षा के लिए ultrasonication के आवेदन में प्रदर्शित किया गया ICVT (टीयू Clausthal) द्वारा Banert एट अल। (2006) मैग्नेटाइट नैनोकणों के लिए। , वर्षा एजेंट: Banert एक अनुकूलित सोनो-रासायनिक रिएक्टर में इस्तेमाल किया (सही चित्र, फ़ीड 1: लौह समाधान, 2 फ़ीड बड़ा देखने के लिए क्लिक करें!) मैग्नेटाइट नैनोकणों उत्पादन करने के लिए “लोहे की एक जलीय घोल के सह वर्षा से (iii) क्लोराइड hexahydrate और फे की एक दाढ़ अनुपात के साथ आयरन (II) सल्फेट heptahydrate3 +/ फे2 + = 2: 1। हाइड्रोडाइनमिक पूर्व मिश्रण और स्थूल मिश्रण महत्वपूर्ण हैं और अल्ट्रासोनिक माइक्रो मिश्रण करने के लिए योगदान के रूप में, रिएक्टर ज्यामिति और खिलाने पाइप की स्थिति प्रक्रिया परिणाम को नियंत्रित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। अपने काम में, Banert एट अल। की तुलना में अलग रिएक्टर डिज़ाइन। रिएक्टर चैम्बर के एक बेहतर डिजाइन पांच में से कारक द्वारा आवश्यक विशिष्ट ऊर्जा कम कर सकते हैं।

लौह समाधान केंद्रित अमोनियम हाइड्रॉक्साइड और सोडियम हाइड्रोक्साइड क्रमशः के साथ उपजी है। किसी भी पीएच ढाल बचने के लिए, तेज़ अधिक में पंप किया जाना है। मैग्नेटाइट के कण आकार वितरण फोटॉन सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीसीएस का उपयोग कर मापा गया है, Malvern NanoSizer ZS, Malvern इंक)।”

ultrasonication के बिना, 45nm का एक मतलब कण आकार के कणों अकेले हाइड्रोडाइनमिक मिश्रण द्वारा तैयार किए गए। अल्ट्रासोनिक मिश्रण 10nm और कम करने के लिए परिणामी कण आकार कम कर दिया। नीचे ग्राफिक फे के कण आकार वितरण से पता चलता3हे4 एक सतत अल्ट्रासोनिक वर्षा प्रतिक्रिया में उत्पन्न कण (Banert एट अल।, 2004)।

एक सतत अल्ट्रासोनिक वर्षा प्रतिक्रिया में कण आकार वितरण

अगला ग्राफ़िक (Banert एट अल।, 2006) विशिष्ट ऊर्जा इनपुट के एक समारोह के रूप में कण आकार को दर्शाता है।

विशिष्ट ऊर्जा इनपुट के एक समारोह के रूप में कण का आकार

“आरेख तीन मुख्य शासनों में विभाजित किया जा सकता है। लगभग 1000 केजे / किलो नीचेFe3O4 मिश्रण हाइड्रोडायनामिक प्रभाव द्वारा नियंत्रित किया जाता है। कण का आकार लगभग 40-50 एनएम तक होता है। 1000 केजे/किलो से ऊपर अल्ट्रासोनिक मिक्सिंग का असर दिखाई देने वाला हो जाता है। कण का आकार 10 एनएम से नीचे घटता है। विशिष्ट शक्ति इनपुट की और वृद्धि के साथ कण का आकार परिमाण के समान क्रम में रहता है। वर्षा मिश्रण प्रक्रिया समरूप नाभिक की अनुमति देने के लिए काफी तेज है।”

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साहित्य

Banert, टी, होर्स्ट, सी, Kunz, यू, Peuker, यू ए (2004), Ultraschalldurchflußreaktor में सतत वर्षा लोहे का उदाहरण (द्वितीय, तृतीय) ऑक्साइड, ICVT, टीयू-Clausthal, 2004 के GVC वार्षिक बैठक में प्रस्तुत पोस्टर।

Banert, टी, ब्रेनर, जी, Peuker, यू ए (2006), एक सतत सोनो-रासायनिक वर्षा रिएक्टर प्रोक के ऑपरेटिंग मानकों। 5. WCPT, ऑरलैंडो Fl।, 23.-27। अप्रैल 2006।