सिलिका (SiO2) का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
सिलिका, जिसे SiO2, नैनो-सिलिका या माइक्रो-सिलिका भी कहा जाता है, का उपयोग टूथपेस्ट, सीमेंट, संश्लेषित रबर, उच्च-प्रदर्शन वाले पॉलिमर या खाद्य उत्पादों में गाढ़ा करने वाले पदार्थ, अधिशोषक, ढेले बनने से रोकने वाले पदार्थ, या सुगंध और स्वाद के वाहक के रूप में किया जाता है। नीचे आप नैनोसिलिका और माइक्रोसिलिका के उपयोगों के बारे में अधिक जानेंगे और समझेंगे कि अल्ट्रासोनिक्स के ध्वनि-यांत्रिक प्रभाव बेहतर सिलिका निलंबन बनाकर और सिलिका नैनोकणों के संश्लेषण को सुगम बनाकर प्रक्रिया की दक्षता और अंतिम उत्पाद के प्रदर्शन को कैसे बेहतर बना सकते हैं।
नैनो सिलिका (SiO2) के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण के लाभ
सिलिका अनेक प्रकार के जलरागी और जलविरागी रूपों में उपलब्ध है और इसके कणों का आकार अत्यंत सूक्ष्म होता है, जो कुछ माइक्रोमीटर से लेकर कुछ नैनोमीटर तक होता है। आमतौर पर सिलिका गीला करने के बाद अच्छी तरह परिक्षेपित नहीं होती है। इससे उत्पाद के फ़ॉर्मूलेशन में बहुत सारे सूक्ष्म बुलबुले भी जुड़ जाते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन माइक्रो-सिलिका और नैनो-सिलिका को परिक्षेपित करने तथा फ़ॉर्मूलेशन से घुली हुई गैस और सूक्ष्म बुलबुले हटाने की एक प्रभावी प्रक्रिया प्रौद्योगिकी है।
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण एक ऐसी तकनीक है, जिसमें तरल माध्यम में कणों को परिक्षेपित करने और उनके समुच्चयों को तोड़ने के लिए उच्च-तीव्रता वाली, निम्न-आवृत्ति की अल्ट्रासाउंड तरंगों का उपयोग किया जाता है। सिलिका और नैनो-सिलिका के परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण कई लाभ प्रदान करता है:
नैनो-सिलिका निलंबनों के औद्योगिक उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण प्रणाली
सिलिका के कण आकार का महत्व
नैनो या माइक्रो आकार की सिलिका के अनेक अनुप्रयोगों में अच्छा और एकसमान परिक्षेपण बहुत महत्वपूर्ण है। अक्सर एकसमान कण आकार वाले सिलिका निलंबन की आवश्यकता होती है, जैसे कण आकार मापन के लिए। विशेष रूप से खरोंच प्रतिरोध बढ़ाने के लिए स्याही या कोटिंग और पॉलिमर में उपयोग करते समय सिलिका कण इतने छोटे होने चाहिए कि वे दृश्य प्रकाश में व्यवधान न डालें, ताकि धुंधलापन न हो और पारदर्शिता बनी रहे। अधिकांश कोटिंग में इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए सिलिका कणों का आकार 40nm से कम होना चाहिए। अन्य अनुप्रयोगों में सिलिका कणों का समूहन प्रत्येक सिलिका कण को आसपास के माध्यमों के साथ अंतःक्रिया करने से रोकता है।
अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र सिलिका के परिक्षेपण में उच्च अपरूपण वाली अन्य मिश्रण विधियों, जैसे रोटरी मिक्सर या टैंक विलोडक, की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं। नीचे दिया गया चित्र पानी में फ्यूम्ड सिलिका के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण का एक विशिष्ट परिणाम दिखाता है।
पानी में फ्यूम्ड सिलिका का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
सिलिका के आकार में कमी लाने में प्रसंस्करण दक्षता
नैनो-सिलिका का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण उच्च अपरूपण वाली अन्य मिश्रण विधियों, जैसे IKA Ultra-Turrax, से बेहतर है। अल्ट्रासोनिक्स से छोटे सिलिका कण आकार वाले निलंबन बनते हैं और अल्ट्रासोनिकेशन अधिक ऊर्जा दक्ष तकनीक है। Pohl और Schubert ने पानी में Aerosil 90 (2%wt) के कण आकार में कमी लाने के लिए Ultra-Turrax (रोटर-स्टेटर प्रणाली) और Hielscher UIP1000hd (1kW अल्ट्रासोनिक उपकरण) के उपयोग की तुलना की। नीचे दिया गया आलेख अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया के बेहतर परिणाम दिखाता है। अपने अध्ययन के परिणामस्वरूप Pohl ने निष्कर्ष निकाला कि “स्थिर विशिष्ट ऊर्जा EV पर अल्ट्रासाउंड रोटर-स्टेटर प्रणाली से अधिक प्रभावी है।” उन उत्पादन प्रक्रियाओं में ऊर्जा दक्षता और सिलिका कण आकार की एकरूपता अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, जहाँ विनिर्माण लागत, प्रक्रिया क्षमता और उत्पाद गुणवत्ता मायने रखती हैं।
नैनो-परिक्षेपणों, जैसे नैनो-सिलिका, के लिए पर्ज किए जा सकने वाले कैबिनेट में 2x 1000 watts अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर।
सिलिका परिक्षेपण के लिए अल्ट्रासोनिक्स बनाम Ultra-turrax
नीचे दिए गए चित्र वे परिणाम दिखाते हैं जो Pohl ने स्प्रे फ्रीज़-ड्राइंग द्वारा सुखाए गए सिलिका दानों का सोनिकेशन करके प्राप्त किए।
बाएँ: अल्ट्रासोनिक विधि से कण समूहों के विघटन से पहले स्प्रे फ्रीज़ किए गए सिलिका दानों के REM चित्र
दाएँ: अल्ट्रासोनिक विधि से परिक्षेपित सिलिका खंडों के TEM चित्र
अध्ययन और चित्र: Pohl and Schubert, 2004)
उच्च गुणवत्ता वाले सिलिका फ़ॉर्मूलेशन के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर
Hielscher Ultrasonics एक जर्मन पारिवारिक स्वामित्व वाला व्यवसाय है, जो तरल पदार्थों, ठोस पदार्थों से युक्त निलंबनों और पेस्ट के उपचार के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र के विकास, निर्माण और आपूर्ति में विशेषज्ञता रखता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र किसी भी वांछित विनिर्देश को प्राप्त करने के लिए सिलिका स्लरी और अन्य नैनो-निलंबनों का विश्वसनीय ढंग से प्रसंस्करण करते हैं। यहाँ तक कि अत्यधिक संवेदनशील, अपघर्षक या अत्यधिक श्यान उत्पाद फॉर्मूलेशनों को भी अल्ट्रासोनिकेशन द्वारा कुशलतापूर्वक परिक्षेपित किया जा सकता है और उनके कण-समुच्चयों को अलग किया जा सकता है। हमारे उन्नत अल्ट्रासोनिकेटर अत्यंत बहुमुखी हैं और बैच तथा इनलाइन उपचार की परिष्कृत संभावनाएँ प्रदान करते हैं। विश्वसनीय रूप से उच्च गुणवत्ता मानक और पुनरुत्पादनीय परिणाम अल्ट्रासोनिक सिलिका परिक्षेपण की प्रमुख विशेषताएँ हैं।
Hielscher के अत्याधुनिक औद्योगिक स्तर के अल्ट्रासोनिकेटरों में एक स्मार्ट और उपयोगकर्ता-अनुकूल मेनू, प्रोग्राम करने योग्य सेटिंग्स, एकीकृत SD-कार्ड पर स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग, ब्राउज़र से रिमोट कंट्रोल और उच्च मजबूती जैसी विशेषताएँ हैं।
अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण में आयाम सबसे अधिक प्रभाव डालने वाला प्राचल है। आयाम से तात्पर्य किसी अल्ट्रासोनिक तरंग के अधिकतम विस्थापन या शिखर-से-शिखर गति से है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण, कण-समुच्चयों को अलग करने और गीली पिसाई के लिए अक्सर उच्च आयामों की आवश्यकता होती है, ताकि कणों का आकार घटाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा लगाई जा सके। Hielscher के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर असाधारण रूप से उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर आसानी से 24/7 निरंतर संचालन किया जा सकता है। इससे भी अधिक आयामों के लिए अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं।
छोटे और मध्यम आकार के अनुसंधान एवं विकास तथा पायलट अल्ट्रासोनिकेटरों से लेकर निरंतर मोड में व्यावसायिक सिलिका निर्माण के लिए औद्योगिक प्रणालियों तक, Hielscher Ultrasonics के पास उत्कृष्ट सिलिका प्रसंस्करण की आपकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उपयुक्त अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर है।
- उच्च दक्षता
- अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी
- विश्वसनीयता और मजबूती
- समायोज्य, सटीक प्रक्रिया नियंत्रण
- बैच और इनलाइन
- किसी भी आयतन के लिए
- बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर
- स्मार्ट सुविधाएँ (जैसे, प्रोग्राम करने की क्षमता, डेटा रिकॉर्डिंग, रिमोट कंट्रोल)
- संचालन में आसान और सुरक्षित
- कम रखरखाव
- CIP (उपकरण को उसके स्थान पर ही साफ करना)
डिज़ाइन, निर्माण और परामर्श – जर्मनी में निर्मित गुणवत्ता
Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर अपनी उच्चतम गुणवत्ता और डिज़ाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों को औद्योगिक सुविधाओं में सुचारु रूप से एकीकृत करने में मदद करते हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर कठोर परिस्थितियों और चुनौतीपूर्ण परिवेशों में आसानी से काम करते हैं।
Hielscher Ultrasonics एक ISO प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी तथा उपयोगकर्ता-अनुकूलता वाले उच्च-प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटरों पर विशेष ज़ोर देती है। निःसंदेह, Hielscher के अल्ट्रासोनिकेटर CE के अनुरूप हैं और UL, CSA तथा RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 0.5 से 1.5mL | n.a. | VialTweeter | 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 से 150L | 3 से 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | इन उपकरणों का समूह: UIP16000 |
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अल्ट्रासोनिकेटर UP400S नैनोसिलिका के कण-समुच्चयों को अलग करने के लिए।
अध्ययन और ग्राफ़िक्स: Vikash, 2020.
सिलिका (SiO2, सिलिकॉन डाइऑक्साइड) क्या है?
सिलिका, सिलिकॉन और ऑक्सीजन से बना एक रासायनिक यौगिक है, जिसका रासायनिक सूत्र SiO2 है और जिसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड भी कहते हैं। सिलिका के कई अलग-अलग रूप हैं, जैसे गलित क्वार्ट्ज, फ्यूम्ड सिलिका, सिलिका जेल और एरोजेल। सिलिका कई खनिजों के यौगिक के रूप में और एक संश्लेषित उत्पाद के रूप में मौजूद होती है। प्रकृति में सिलिका सबसे अधिक क्वार्ट्ज के रूप में और विभिन्न जीवों में पाई जाती है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड क्वार्ट्ज के खनन और शुद्धिकरण से प्राप्त की जाती है। अमोर्फ सिलिका के तीन मुख्य रूप पाइरोजेनिक सिलिका, अवक्षेपित सिलिका और सिलिका जेल हैं।
फ्यूम्ड सिलिका / पाइरोजेनिक सिलिका
ऑक्सीजन से भरपूर हाइड्रोजन ज्वाला में सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (SiCl4) को जलाने से SiO2 का धुआँ बनता है – फ्यूम्ड सिलिका। वैकल्पिक रूप से, 3000 °C के विद्युत आर्क में क्वार्ट्ज रेत को वाष्पीकृत करने से भी फ्यूम्ड सिलिका बनता है। दोनों प्रक्रियाओं में, अनाकार सिलिका की परिणामी सूक्ष्म बूँदें आपस में जुड़कर शाखित, शृंखलानुमा, त्रिविमीय द्वितीयक कण बनाती हैं। इसके बाद ये द्वितीयक कण समुच्चयित होकर अत्यंत कम स्थूल घनत्व और बहुत अधिक सतह क्षेत्रफल वाला सफेद पाउडर बनाते हैं। गैर-सरंध्र फ्यूम्ड सिलिका के प्राथमिक कणों का आकार 5 और 50 nm के बीच होता है। फ्यूम्ड सिलिका का गाढ़ा करने वाला प्रभाव बहुत प्रबल होता है। इसलिए, फ्यूम्ड सिलिका का उपयोग सिलिकॉन इलास्टोमर में भराव के रूप में और पेंट, कोटिंग, चिपकाने वाले पदार्थों, मुद्रण स्याही या असंतृप्त पॉलिएस्टर रेज़िन में श्यानता समायोजन के लिए किया जाता है। कार्बनिक तरल या जलीय अनुप्रयोगों के लिए फ्यूम्ड सिलिका का उपचार करके उसे जलविरागी या जलरागी बनाया जा सकता है। जलविरागी सिलिका एक प्रभावी झागरोधी घटक (झाग बनने से रोकने वाला एजेंट) है।
अल्ट्रासोनिक विगैसीकरण और झाग हटाने के बारे में पढ़ने के लिए यहाँ क्लिक करें।
फ्यूम्ड सिलिका CAS संख्या 112945-52-5
सिलिका फ्यूम / माइक्रोसिलिका
सिलिका फ्यूम एक अतिसूक्ष्म, नैनो आकार का पाउडर है, जिसे माइक्रो-सिलिका भी कहा जाता है। सिलिका फ्यूम को फ्यूम्ड सिलिका समझने की भूल नहीं करनी चाहिए। सिलिका फ्यूम की उत्पादन प्रक्रिया, कण आकृति-विज्ञान और अनुप्रयोग क्षेत्र, सभी फ्यूम्ड सिलिका से भिन्न हैं। सिलिका फ्यूम SiO2 का एक अनाकार, गैर-क्रिस्टलीय, बहुरूपी रूप है। सिलिका फ्यूम गोलाकार कणों से बना होता है, जिनका औसत व्यास 150 nm होता है। सिलिका फ्यूम का सबसे प्रमुख अनुप्रयोग उच्च प्रदर्शन वाले कंक्रीट में पोज़ोलानी पदार्थ के रूप में है। कंक्रीट के गुणों, जैसे संपीडन सामर्थ्य, बंधन सामर्थ्य और अपघर्षण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए इसे पोर्टलैंड सीमेंट कंक्रीट में मिलाया जाता है। इसके अलावा, सिलिका फ्यूम क्लोराइड आयनों के प्रति कंक्रीट की पारगम्यता को कम करता है। इससे कंक्रीट में लगे प्रबलन इस्पात की संक्षारण से रक्षा होती है।
सीमेंट और सिलिका फ्यूम के अल्ट्रासोनिक मिश्रण के बारे में अधिक जानने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें!
सिलिका फ्यूम CAS संख्या: 69012-64-2, सिलिका फ्यूम EINECS संख्या: 273-761-1
अवक्षेपित सिलिका
अवक्षेपित सिलिका SiO2 का सफेद, चूर्णीय, संश्लेषित अनाकार रूप है। अवक्षेपित सिलिका का उपयोग प्लास्टिक या रबर, जैसे टायरों में भराव, मृदुकारक या प्रदर्शन सुधारने वाले पदार्थ के रूप में किया जाता है। अन्य उपयोगों में टूथपेस्ट में सफाई करने वाले, गाढ़ा करने वाले या पॉलिश करने वाले एजेंट के रूप में इसका उपयोग शामिल है।
टूथपेस्ट निर्माण में अल्ट्रासोनिक मिश्रण के बारे में अधिक जानने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें!
फ्यूम्ड सिलिका के प्राथमिक कणों का व्यास 5 और 100 nm के बीच होता है, जबकि समुच्चयों का आकार 40 µm तक होता है और औसत रंध्र आकार 30 nm से अधिक होता है। पायरोजेनिक सिलिका की तरह, अवक्षेपित सिलिका मूलतः सूक्ष्मरंध्री नहीं होता है।
फ्यूम्ड सिलिका का उत्पादन सिलिकेट लवणों वाले विलयन से अवक्षेपण द्वारा किया जाता है। उदासीन सिलिकेट विलयन की किसी खनिज अम्ल के साथ अभिक्रिया के बाद, सल्फ्यूरिक अम्ल और सोडियम सिलिकेट के विलयनों को पानी में एक साथ मिलाया जाता है और साथ ही अल्ट्रासोनिक विलोडन जैसी विधि से विलोडन किया जाता है। अम्लीय परिस्थितियों में सिलिका अवक्षेपित होता है। अवक्षेपण की अवधि, अभिकारकों को मिलाने की दर, तापमान और सांद्रता तथा pH जैसे कारकों के अलावा, विलोडन की विधि और तीव्रता भी सिलिका के गुणों को बदल सकती हैं। अल्ट्रासोनिक रिएक्टर कक्ष में ध्वनि-यांत्रिक विलोडन लगातार एकसमान कण आकार प्राप्त करने की एक प्रभावी विधि है। उच्च तापमान पर अल्ट्रासोनिक विलोडन जेल अवस्था बनने से बचाता है।
अवक्षेपित सिलिका जैसे नैनोपदार्थों के अल्ट्रासोनिक सहायता से किए जाने वाले अवक्षेपण के बारे में अधिक जानकारी के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें!
अवक्षेपित सिलिका CAS संख्या: 7631-86-9
कोलॉइडी सिलिका / सिलिका कोलॉइड
कोलॉइडी सिलिका किसी तरल प्रावस्था में महीन, गैर-सरंध्र, अनाकार और अधिकतर गोलाकार सिलिका कणों का निलंबन है।
सिलिका कोलॉइड के सबसे सामान्य उपयोगों में कागज़ निर्माण में जल निकासी सहायक, सिलिकॉन वेफर की पॉलिशिंग के लिए अपघर्षक, रासायनिक प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक, नमी अवशोषक, अपघर्षण प्रतिरोधी कोटिंग में योजक, या ऊर्णन, स्कंदन, परिक्षेपण अथवा स्थिरीकरण के लिए पृष्ठसक्रिय पदार्थ के रूप में उपयोग शामिल हैं।
घर्षण-प्रतिरोधी पॉलिमर कोटिंग में कोलॉइडल सिलिका के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!
कोलॉइडल सिलिका का उत्पादन एक बहुचरणीय प्रक्रिया है। क्षार-सिलिकेट विलयन के आंशिक उदासीनीकरण से सिलिका के नाभिक बनते हैं। कोलॉइडल सिलिका कणों की उपइकाइयाँ सामान्यतः 1 से 5 nm के आकार की होती हैं। बहुलकीकरण की परिस्थितियों के आधार पर ये उपइकाइयाँ आपस में जुड़ सकती हैं। pH को 7 से नीचे करने या लवण मिलाने पर ये इकाइयाँ आपस में जुड़कर शृंखलाएँ बनाने की प्रवृत्ति रखती हैं, जिन्हें अक्सर सिलिका जेल कहा जाता है। अन्यथा, उपइकाइयाँ अलग रहती हैं और धीरे-धीरे बढ़ती हैं। परिणामी उत्पादों को अक्सर सिलिका सॉल या अवक्षेपित सिलिका कहा जाता है। कोलॉइडल सिलिका निलंबन को pH समायोजन द्वारा स्थिर किया जाता है और फिर, उदाहरण के लिए वाष्पीकरण द्वारा, सांद्रित किया जाता है।
सॉल-जेल प्रक्रियाओं में ध्वनि-यांत्रिक प्रभावों के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!
सिलिका से स्वास्थ्य संबंधी जोखिम
शुष्क या वायुवाहित क्रिस्टलीय सिलिकोन डाइऑक्साइड मनुष्यों के फेफड़ों के लिए एक कैंसरकारी पदार्थ है, जो फेफड़ों की गंभीर बीमारी, फेफड़ों का कैंसर या प्रणालीगत स्वप्रतिरक्षी रोग पैदा कर सकता है। जब सिलिका की धूल साँस के साथ फेफड़ों में पहुँचती है, तो इससे क्षत ऊतक बनते हैं और फेफड़ों की ऑक्सीजन ग्रहण करने की क्षमता कम हो जाती है (सिलिकोसिस)। SiO2 को गीला करके द्रव अवस्था में परिक्षेपित करना, उदाहरण के लिए अल्ट्रासोनिक समांगीकरण द्वारा, साँस के साथ इसके भीतर जाने के जोखिम को समाप्त कर देता है। इसलिए SiO2 युक्त द्रव उत्पाद से सिलिकोसिस होने का जोखिम बहुत कम होता है। सिलिका को शुष्क पाउडर के रूप में संभालते समय उपयुक्त व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरणों का उपयोग करें!
संदर्भ साहित्य
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- Rosa Mondragon, J. Enrique Julia, Antonio Barba, Juan Carlos Jarque (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology, Volume 224, 2012. 138-146.
- Pohl, Markus; Schubert, Helmar (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण संबंधी अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
Hielscher Ultrasonics उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का निर्माण प्रयोगशाला आकार से औद्योगिक आकार तक करता है।