Hielscher Ultrasonics
Будемо раді обговорити Ваш процес.
Зателефонуйте нам: +49 3328 437-420
Напишіть нам: info@hielscher.com

Процес ультразвукового осадження

Частинки, наприклад, наночастинки, можуть утворюватися в рідинах знизу вгору за допомогою опадів. У цьому процесі пересичена суміш починає утворювати тверді частинки з висококонцентрованого матеріалу, які будуть рости і, нарешті, випадати в осад. Для контролю розміру та морфології частинок/кристалів необхідний контроль за факторами, що впливають на опади.

Фон процесу опадів

Останніми роками наночастинки набули важливого значення в багатьох галузях, таких як покриття, полімери, чорнило, фармацевтика чи електроніка. Одним з важливих факторів, що впливають на використання наноматеріалів, є вартість наноматеріалів. Тому потрібні економічно ефективні способи виробництва наноматеріалів у великих кількостях. У той час як процеси, як емульгування та переробка коммінуції є Процеси зверху вниз, осадження – це процес знизу вгору для синтезу нанорозмірних частинок з рідин. Серед опадів вийде:

  • Змішування не менше двох рідин
  • перенасичення
  • Зародження
  • Зростання частинок
  • Агломерація (зазвичай уникається за допомогою низької концентрації твердих речовин або стабілізуючих агентів)

Змішування опадів

Перемішування є важливим етапом опадів, так як для більшості процесів опадів швидкість хімічної реакції дуже висока. Зазвичай для реакцій осадження використовуються реактори зі змішаними баками (періодичної дії або безперервної), статичні або роторно-статорні змішувачі. Неоднорідний розподіл потужності і енергії змішування в межах об'єму процесу обмежує якість синтезованих наночастинок. Цей недолік зростає зі збільшенням обсягу реактора. Удосконалена технологія змішування та хороший контроль над параметрами, що впливають, призводять до менших частинок та кращої однорідності частинок.

Застосування ударних струменів, мікроканальних змішувачів або використання реактора Тейлора-Куетта покращують інтенсивність і однорідність перемішування. Це призводить до скорочення часу змішування. Проте ці методи обмежені та мають потенціал для масштабування.

Ультразвук – це вдосконалена технологія змішування, що забезпечує більш високу енергію зсуву та перемішування без обмежень масштабування. Це також дозволяє самостійно контролювати керуючі параметри, такі як вхідна потужність, конструкція реактора, час перебування, концентрація частинок або реагенту. Ультразвукова кавітація викликає інтенсивне мікроперемішування і локально розсіює високу потужність.

Осадження наночастинок магнетиту

Оптимізований сонохімічний реактор (Banert et al., 2006)Застосування ультразвуку до атмосферних опадів було продемонстровано на ICVT (TU Clausthal) за допомогою Banert та ін (2006) для наночастинок магнетиту. Банерт використовував оптимізований сонохімічний реактор (праве зображення, подача 1: розчин заліза, подача 2: агент осадження, Натисніть, щоб переглянути більше!) для отримання наночастинок магнетиту “шляхом спільного осадження водного розчину гексагідрату хлориду заліза (III) та гептагідрату сульфату заліза(II) з молярним співвідношенням Fe3+/Фе2+ = 2:1. Оскільки гідродинамічне попереднє перемішування та макроперемішування є важливими та сприяють ультразвуковому мікроперемішуванню, геометрія реактора та положення труб подачі є важливими факторами, що визначають результат процесу. У своїй роботі, Банерт та ін. порівнювали різні конструкції реакторів. Удосконалена конструкція камери реактора дозволяє знизити необхідну питому енергію в п'ять разів.

Розчин заліза осаджують концентрованим гідроксидом амонію і гідроксидом натрію відповідно. Щоб уникнути будь-якого градієнта рН, осад доводиться перекачувати в надлишку. Розподіл частинок магнетиту за розміром був виміряний за допомогою фотонної кореляційної спектроскопії (PCS, Malvern NanoSizer ZS, Malvern Inc.).”

Без ультразвуку частинки із середнім розміром частинок 45 нм утворювалися лише шляхом гідродинамічного перемішування. Ультразвукове змішування зменшило розмір отриманих частинок до 10 нм і менше. На графіку нижче показано гранулометричний склад Fe3O4 частинки, що утворюються в безперервній реакції ультразвукового осадження (Банерт та ін., 2004).

Гранулометричний склад при безперервній ультразвуковій реакції осадження

Наступний графік (Банерт та ін., 2006) показує розмір частинок як функцію від питомої енергії на вході.

Розмір частинок як функція питомої енергії

“Схему можна розділити на три основні режими. Нижче приблизно 1000 кДж/кгFe3O4 Перемішування контролюється за рахунок гідродинамічного ефекту. Розмір частинок становить близько 40-50 нм. При температурі вище 1000 кДж/кг стає помітним ефект ультразвукового перемішування. Розмір частинок зменшується нижче 10 нм. При подальшому збільшенні питомої потужності вхідної величина частинок залишається на колишньому порядку. Процес змішування опадів досить швидкий, щоб забезпечити однорідне зародження.”

Запросіть більше інформації!

Будь ласка, скористайтеся формою нижче, якщо ви бажаєте отримати додаткову інформацію про ультразвукову гомогенізацію. Ми будемо раді запропонувати Вам ультразвукову систему, що відповідає Вашим вимогам.









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.




Література

Банерт, Т., Хорст, К., Кунц, У., Пеукер, У. А. (2004), Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflu�reaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid, ICVT, TU-Clausthal, Постер представлений на щорічних зборах GVC 2004.

Банерт, Т., Бреннер, Г., Пеукер, У. А. (2006), Робочі параметри реактора безперервного сонохімічного опадів, Доц. WCPT, Орландо Флорида, 23.-27. Квітень 2006 року.

Die nächste Grafik (Банерт та ін., 2006) zeigt die Partikelgröße als eine Funktion des spezifischen Energie-Inputs.

Partikelgröße als eine Funktion des spezifischen Energie-Inputs

“Das Diagramm kann in drei Hauptabschnitte unterteilt werden. Унтер близько 1000 кДж/кгFe3O4 wird das Mischen durch den hydrodynamischen Effekt gesteuert. Die Partikelgröße beträgt dabei ca. 40-50nm. Ab über1000kJ/kg wird der Effekt des Ultraschallmischens sichtbar. Die Partikelgröße verringert sich auf 10nm. Mit einem weiteren Anstieg der spezifischen Leistungszufuhr bleibt die Partikelgröße in der gleichen Größenordnung. Das Mischen erfolgt schnell genug, so dass eine homogene Nukleierung möglich wird.”

Fordern Sie weitere Informationen an!

Füllen Sie bitte das unten stehende Formular aus, um zusätzliche Informationen über das Homogenisieren mittels Ultraschall zu erhalten. Wir bieten Ihnen gerne ein Ultraschallsystem an, das Ihren Ansprüchen gerecht wird.









Bitte beachten Sie unsere Datenschutzerklärung.




Literaturverweis

Банерт, Т., Хорст, К., Кунц, У., Пеукер, У. А. (2004), Kontinuierliche Fällung im Ultraschalldurchflu�reaktor am Beispiel von Eisen-(II,III) Oxid, ICVT, TU-Clausthal, Постер представлений на щорічних зборах GVC 2004.

Банерт, Т., Бреннер, Г., Пеукер, У. А. (2006), Робочі параметри реактора безперервного сонохімічного опадів, Доц. WCPT, Орландо Флорида, 23.-27. Квітень 2006 року.


Будемо раді обговорити Ваш процес.

Давайте зв'яжемося.