Grimcat, p.sh. nanopartikulat mund të gjenerohen poshtë-lart në lëngje me anë të reshjeve. Në këtë proces, një përzierje e ngopur fillon formimin e grimcave të ngurta nga materiali shumë i përqendruar që do të rritet dhe në fund do të precipitojë. Për të kontrolluar madhësinë e grimcave / kristalit dhe morfologjinë, kontrolli mbi faktorët ndikues të reshjeve është thelbësor.

Sfondi i procesit të reshjeve

Brenda viteve të fundit, nanopartikalet kanë fituar rëndësi në shumë fusha, të tilla si veshje, polimere, bojëra, farmaceutikë ose elektronikë. Një faktor i rëndësishëm që ndikon në përdorimin e nanomaterialeve është kostoja e nanomaterialeve. Prandaj, nevojiten kosto-efektive mënyra për prodhimin e nanomaterialeve në sasi të madhe. Ndërsa proceset, si emulsification dhe përpunimi i shkrirjes janë proceset nga lart-poshtë, reshjet janë një proces nga poshtë lart për sintezën e grimcave të madhësisë nano nga lëngjet. Reshjet përfshijnë:

• Përzierja e të paktën dy lëngjeve
• Supersaturation
• nucleation
• Rritja e grimcave
• Aglomerimi (Në mënyrë tipike shmanget nga përqendrimi i ngurtë i ngurtë ose nga agjentët stabilizues)

Përzierja e reshjeve

Përzierja është një hap thelbësor në reshjet, si për shumicën e proceseve të reshjeve, shpejtësia e reagimit kimik është shumë e lartë. Zakonisht, reaktorët e tankeve të shkyçur (grumbull ose të vazhdueshëm), miksera statike ose rotor-stator janë duke u përdorur për reaksionet e reshjeve. Shpërndarja inhomogjene e fuqisë përzierëse dhe energjisë brenda volumit të procesit kufizon cilësinë e nanopartikulave të sintetizuara. Ky disavantazh rritet kur vëllimi i reaktorit rritet. Teknologjia e përparuar e përzierjes dhe kontrolli i mirë mbi parametrat ndikues rezultojnë në grimca më të vogla dhe homogjenitet më të mirë të grimcave.

Aplikimi i avionëve të goditjes, mikserë mikrokanalësh ose përdorimi i një reaktori Taylor-Couette përmirësojnë intensitetin dhe homogjenitetin e përzierjes. Kjo çon në kohë më të shkurtra të përzierjes. Megjithatë, këto metoda janë të kufizuara, potencialin për t'u shkallëzuar.

Ultrasonication është një teknologji e avancuar për përzierje që siguron më shumë qarje dhe nxitje të energjisë pa kufizime shkallë-up. Ai gjithashtu lejon të kontrollojë në mënyrë të pavarur parametrat qeverisës, të tilla si futja e energjisë, dizajni i reaktorit, koha e qëndrimit, grimcat ose koncentrimi i reagentëve. Cavitation tejzanor nxit mikro përzierjen intensive dhe shpërndan fuqinë e lartë në nivel lokal.

Magnetit Nanoparticle Reshje

Aplikimi i ultrazërit për reshjet u demonstrua në ICVT (TU Clausthal) nga Banert et al. (2006) për nanopartikalet magnetit. Banert përdori një reaktor kimik të optimizuar (foto e drejtë, ushqim 1: zgjidhje hekuri, ushqim 2: agjenti i reshjeve, Kliko për pamje më të madhe!) për të prodhuar nanopartikalet e magnetiteve “nga bashkë-reshjet e një solucioni ujor të hekurit (III) heksahidrat klorid dhe hekur (II) sulfat heptahidrat me një raport molar të Fe³⁺/ Fe²⁺ = 2: 1. Si miksimi hidrodinamik i para-përzierjes dhe makro-makinerisë janë të rëndësishme dhe kontribuojnë në miksimin tejzanor, gjeometria e reaktorit dhe pozicioni i tubave të ushqimit janë faktorë të rëndësishëm që drejtojnë rezultatin e procesit. Në punën e tyre, Banert et al. krahasuar dizajne të ndryshme reaktori. Një dizajn i përmirësuar i dhomës së reaktorit mund të zvogëlojë energjinë specifike të kërkuar nga faktori prej pesë.

Zgjidhja e hekurit është precipituar me hidroksid të koncentruar të amonit dhe hidroksid natriumi respektivisht. Për të shmangur çdo gradient të pH, precienti duhet të derdhet në tepërt. Shpërndarja e madhësisë së grimcave të magnetit është matur duke përdorur spektroskopinë e korrelacionit të foton (PCS, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.).”

Pa ultrasonication, grimcat e një madhësi të grimcave mesatare prej 45nm janë prodhuar vetëm nga përzierja hidrodinamike. Përzierja tejzanor zvogëlon madhësinë e grimcave që rezulton në 10nm dhe më pak. Grafiku më poshtë tregon shpërndarjen e madhësisë së grimcave të Fe₃O₄ grimcat e krijuara në një reaksion të vazhdueshëm tejzanor të reshjeve (Banert et al., 2004).

Grafiku tjetër (Banert et al., 2006) tregon madhësinë e grimcave si një funksion i inputit të energjisë specifike.

“Diagrami mund të ndahet në tri regjime kryesore. Më poshtë rreth 1000 kJ / kg_Fe3O4 përzierja kontrollohet nga efekti hidrodinamik. Madhësia e grimcave arrin rreth 40-50 nm. Mbi 1000 kJ / kg efekti i përzierjes tejzanor bëhet i dukshëm. Madhësia e grimcave zvogëlohet nën 10 nm. Me rritjen e mëtejshme të hyrjes specifike të energjisë, madhësia e grimcave mbetet në të njëjtin rend të madhësisë. Procesi i përzierjes së reshjeve është mjaft i shpejtë për të lejuar bërthamëzimin homogjen.”

letërsi

Banert, T., Horst, C., Kunz, U., Peuker, UA (2004), Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflußreaktor am Beispiel von Eisen- (II, III) Oksid, ICVT, TU-Clausthal, Poster paraqitur në Takimin Vjetor GVC 2004.

Banert, T., Brenner, G., Peuker, UA (2006), Parametrat e operimit të një reaktori të vazhdueshëm të reshjeve kimike, Proc. 5. WCPT, Orlando Fl., 23.-27. Prill 2006.