Hielscher Ultrazvukové technológie

Ultrazvukový zrážky proces

Častice, napríklad nanočastice môžu byť generované zdola nahor v kvapalinách pomocou zrážok. V tomto prípade sa supernasýtená zmes začína tvoriť tuhé častice z vysoko koncentrovaného materiálu, ktorý bude rásť a nakoniec zrazenina. Aby bolo možné kontrolovať veľkosť častíc/kryštálov a morfológiu, je nevyhnutná kontrola zrážok ovplyvňujúcich faktory.

Pozadie

V posledných rokoch, nanočastice získali význam v mnohých oblastiach, ako sú nátery, polyméry, atramenty, liečivá alebo elektronika. Jedným z dôležitých faktorov ovplyvňujúcich používanie nanomateriálov sú náklady na nanomateriály. Preto sú potrebné nákladovo efektívne spôsoby výroby nanomateriálov v hromadných množstvách. Zatiaľ čo procesy, ako emulgácia a spracovanie comminúcie sú procesy zhora nadol, zrážanie je proces zdola nahor pre syntézu častíc nano-size z kvapalín. Zrážanie zahŕňa:

  • Miešanie najmenej dvoch kvapalín
  • Presýtenie
  • nukleaci
  • Rast častíc
  • Aglomerácie
    (Typicky sa vyhnúť nízkou pevnou koncentráciou alebo stabilizujúce činidlá)

Miešanie

Miešanie je nevyhnutným krokom v zrážaní, ako pre väčšinu zrážok procesov, rýchlosť chemickej reakcie je veľmi vysoká. Bežne sa miešajú nádrže reaktory (dávkové alebo kontinuálne), statické alebo rotor-stator miešačky sú používané pre zrážky reakcie. Nehomogénna distribúcia zmiešavacej sily a energie v rámci procesného objemu obmedzuje kvalitu syntetizovaných nanočastíc. Táto nevýhoda sa zvyšuje, pretože objem reaktorov sa zvyšuje. Pokročilá technológia miešania a dobrá kontrola nad ovplyvňovaním parametrov majú za následok menšie častice a lepšiu homogenitu častíc.

Použitie nárazových trysiek, mikro-kanálové miešačky, alebo použitie Taylor-Couette reaktora zlepšiť miešanie intenzity a homogenity. To vedie k kratšiemu času miešania. Napriek tomu tieto metódy sú obmedzené, že potenciál, aby sa zmenšila.

Ultrazvukom je pokročilé miešanie technológie poskytujúce vyššiu šmyku a miešanie energie bez stupnice-up obmedzenia. To tiež umožňuje kontrolovať riadiace parametre, ako je napájanie, reaktor dizajn, doba zdržania, častice, alebo reakttant koncentrácia samostatne. Ultrazvukový kavitácie induguje intenzívne mikro miešanie a rozptýľuje vysoký výkon lokálne.

Magnetit Nanoparticle zrážky

Optimalizovaný sono-chemický reaktor (Banert et al., 2006)Použitie ultrazvukom na zrážanie bolo preukázané na ICVT (TU Clausthal) podľa Banert a kol. (2006) pre magnetit nanočastice. Banert používa optimalizovaný sono-chemický reaktor (pravý obrázok, krmivo 1: železný roztok, krmivo 2: zrážkové činidlo, Kliknite pre väčšie zobrazenie!) na výrobu magnetitu nanočastíc “tým, co-zrážanie vodného roztoku železa (III) chlorid hexahydrát a železo (II) sulfát heptahydrátu s molárny pomer Fe3 +/Fe2 + = 2:1. Ako hydrodynamické pre-miešanie a makro miešanie sú dôležité a prispievajú k ultrazvukovej mikro miešanie, geometria reaktora a umiestnenie kŕmenie potrubia sú dôležitými faktormi, ktoré upravujú výsledok procesu. V ich práci, Banert et al. v porovnaní s rôznymi vzormi reaktorov. Zlepšený dizajn komory reaktora môže znížiť požadovanú špecifickú energiu faktorom piatich.

Roztok železa sa vyzráža koncentrovaným hydroxidom amónneho a hydroxidom sodným. Aby sa predišlo akémukoľvek gradientu pH, zrazitka musí byť čerpaná v nadbytku. Rozdelenie veľkosti častíc magnetit sa meralo pomocou fotónovej korelačnej spektroskopie (PC, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.).”

Bez ultrazvukácie boli častice priemernej veľkosti častíc 45nm vyrábané samotným hydrodynamickou zmiešaním. Ultrazvukový miešanie znížila výslednú veľkosť častíc na 10nm a menej. Nižšie uvedená grafika znázorňuje rozdelenie veľkosti častíc Fe3O4 častíc vytvorených v kontinuálnej ultrazvukovej zrážkovej reakcii (Banert et al., 2004).

Ďalšia grafika (Banert et al., 2006) ukazuje veľkosť častíc ako funkciu špecifického energetického vstupu.

“Diagram možno rozdeliť do troch hlavných režimov. Nižšie asi 1000 kJ/kgFe3O4 miešanie je kontrolovaná hydrodynamickým účinkom. Veľkosť častíc dosahuje približne 40-50 nm. Nad 1000 kJ/kg účinok ultrazvukového miešania sa stáva viditeľným. Veľkosť častíc klesá pod 10 nm. Pri ďalšom zvýšení konkrétneho napájacieho vstupu zostáva veľkosť častíc v rovnakom poradí rozsahu. Miešanie je dostatočne rýchle na umožnenie homogénnej nukleácie.”

Požiadať ďalšie informácie!

Ak chcete požiadať o dodatočné informácie o homogenizácii ultrazvukom, použite nižšie uvedený formulár. Radi Vám ponúkame ultrazvukový systém spĺňajúci Vaše požiadavky.









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


literatúra

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, U. A. (2004), Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen-(II, III) oxid, ICVT, TU-Clausthal, plagát prezentovaný na výročnej schôdzi GVC 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, U. A. (2006), prevádzkové parametre kontinuálneho sono-chemického precipitácie reaktora, proc. 5. WCPT, Orlando FL., 23,0-27. Apríl 2006.