Спосіб отримання колоїдних розчинів наночастинок металів

1. Спосіб отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що заснований на електроерозійному диспергуванні поверхні металевих гранул і електродів електричними розрядами у воді в реак 3 24391 4 Аu, Со, Fe, Ni [Патент России №2238140. Способ 10, розміщений в місткості 9 і з'єднаний трубопрополучения коллоидных растворов металлов. водом 11 з вхідним патрубком 2 реактора 1. МПК7 В01J13/00. Опубл. 20.10.2004]. Спосіб отримання колоїдних розчинів наночаНедоліком способу є низька продуктивність, стинок металів здійснюють таким чином. В реактор обумовлена дуже низькою потужністю електрично1, що виготовлений з діелектричного матеріалу і го струму, що протікає через метал, а також те, що має електроди 4 і 5, завантажують металеві граколоїдні розчини, отримані відомим способом, міснули 12. Колоїдний розчин отримують електроеротять іони металів, що робить їх токсичними. зійним диспергуванням поверхні металевих гранул В основу корисної моделі поставлена задача 12 і електродів 4 і 5, що знаходяться в реакторі 1, підвищення продуктивності способу, а також отриелектричними розрядами в деіонізованій воді. мання колоїдних розчинів, що не містять іонів меЕлектроерозійне диспергування гранул 12 талів і в яких наночастинки металу знаходяться в здійснюють електричними імпульсами, які формує хелатній формі. генератор імпульсів 6. Енергію електричних імпуЗапропонований, як і відомий спосіб отриманльсів встановлюють такою, щоб вона перевищуня колоїдних розчинів наночастинок металів завала енергію сублімації випарованого металу. При снований на електроерозійному диспергуванні проходженні імпульсів струму по ланцюжках, утвоповерхні металевих гранул і електродів електричрених металевими гранулами 12, між окремими ними розрядами у воді в реакторі і, відповідно до гранулами і між гранулами і електродами 4, 5 вицієї пропозиції, вода має питому електропровідникають електричні розряди. У каналах електричність не більше 0,1 мкСіменс/см, а воду із зависних розрядів температура досягає декількох тисяч лими наночастинками, що мають розміри менше градусів. Ділянки поверхні металевих гранул 12 в 100 нм, багато разів направляють в реактор, не зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібдопускаючи збільшення концентрації іонів в розно руйнуються на найдрібніші частинки і пару. чині, при цьому електризують наночастинки в полі Продукти руйнування потрапляють в деіонізовану електричних розрядів з високим градієнтом потенводу. В результаті в рідині накопичується зважеціалу, а над поверхнею колоїдного розчину ствоний нанодисперсний металевий порошок і утворюрюють атмосферу з інертного газу, наприклад, ється колоїдний розчин металу. У розчині не утвоаргону. рюються аніони і катіони, і можуть бути тільки їх Використання в якості середовища для отрисліди за рахунок незначного поглинання деіонізомання колоїдного розчину води з питомою електваною водою газів з навколишнього повітря. При ропровідністю не більше 0,1 мкСіменс/см дозволяє диспергуванні металів у воді із захисним шаром у отримувати колоїдні розчини з практично повною вигляді аргону їх присутність мінімальна. Це довідсутністю аніонів і катіонів в своєму складі, що зволяє отримати колоїдний розчин з питомою елеробить їх нетоксичними. ктропровідністю менше 0,1 мкСіменс/см. Воду із завислими наночастинками, що мають Під дією електричних розрядів в рідкому серерозміри менше 100нм, багато разів направляють в довищі розвиваються значні гідродинамічні сили і реактор, що дозволяє отримувати концентровані виникають ультразвукові хвилі, які сприяють тонколоїдні розчини, які при необхідності можна розшому подрібненню металевого порошку і підвибавляти до потрібної концентрації безпосередньо щенню концентрації колоїдного розчину. перед застосуванням. Наприклад, при 5...7 кратЗа допомогою віброплаформи 7 з вібратором ному пропусканні води із завислими наночастин8 здійснюється вібрація реактора. Вібрація реакками концентрація розчину підвищується до 5мг/л. тора 1 передається на металеві гранули 12, і в Недопущення збільшення концентрації іонів в результаті утворюється псевдозріджений шар меколоїдному розчині при багатократному пропусталевих гранул. Вібрація металевих гранул 12 канні рідини через реактор дозволяє отримувати сприяє підвищенню продуктивності пристрою і розчини високої якості з мінімальним вмістом іонів. усуненню коротких замикань, оскільки при вібрації Це можна забезпечити, наприклад, при застосучастіше виникають електричні розряди, що привованні ізолюючої атмосфери з інертного газу, що дить до активної електроерозії металу і утворенню виключає контакт деіонізованої води з повітрям. концетрованого колоїдного розчину. Електризація наночастинок розчину в полі Колоїдний розчин наночастинок разом з крупелектричних розрядів з високим градієнтом потеннішими частинками металевого порошку витікає з ціалу забезпечує утворення хелатних сполук мереактора 1 через вихідний патрубок 3 і надходить талевих наночастинок з полярними молекулами в ємність 9 для накопичення колоїдного розчину, деіонізованої води, що додає колоїдному розчину де здійснюється осадження крупних частинок. За велику стійкість і одночасно забезпечує підвищену допомогою занурного насоса 10 колоїдний розчин біодоступність металів в хелатній формі. із завислими наночастинка ми, що мають розміри На кресленні представлена схема пристрою менше 100нм, знову перекачується по трубопродля здійснення пропонованого способу. воду 11 в реактор 1. При багатократному прокачуПристрій для реалізації пропонованого спосованні через реактор 1 колоїдного розчину із зависбу містить реактор 1 з вхідним 2 і вихідним 3 патлими наночастинка ми, що мають розміри менше рубками для прокачування деіонізованої води і 100нм, здійснюється збільшення концентрації розелектродами 4 і 5, що підключені до виходів генечину. При 5..7 кратному пропусканні колоїдного ратора імпульсів 6, віброплаформу 7 з вібратором розчину його концентрація досягає приблизно 8, на якій встановлений реактор 1, місткість 9 для 5...6мг/л. накопичення колоїдного розчину, з'єднану тр убоОскільки в зоні іскрових розрядів в реакторі 1 проводом з вихідним патрубком 3, занурний насос має місце високий градієнт потенціалу (з напруже 5 24391 6 ністю електричного поля не менше 5x104В/см), то 2...5 разів. Вони володіють високою транспортною наночастинки, багато разів проходячи іскрові розактивністю [див. Хелаты металлов природных соряди, набувають поверхневого електричного заединений и их применение. Тбилиси: Мецниереба, ряду. Диполі води, за рахунок дії електростатично1974. - 166с.]. Стіканню зарядів з поверхні наелекго поля наелектризованих наночастинок огортають тризованих наночасток перешкоджає діелектрична наночастинки металу, утворюючи хелатні комплерідина - деіонізована вода з великим питомим кси. Відомо, що хелати металів володіють рядом опором. В результаті, за рахунок кулонівських сил переваг в порівнянні з неорганічними солями: вони утворюються стійкі хелатні комплекси, що складаменш токсичні, стійкі у всьому діапазоні рН, легко ються з частинок металу і диполів води. розчиняються у воді. Наприклад, при використанні Таким чином, спосіб дозволяє отримувати їх в якості мікроелементів вони легко засвоюються концентровані колоїдні розчини металів при мінірослинами, незначно зв'язуються грунтом у важко мальному вмісті іонів металів, в яких наночастинки розчинні сполуки і не руйнуються мікроорганізмазнаходяться в хелатній формі, що робить такі розми. По ефективності дії на рослини вони переверчини нетоксичними, біодоступними і розширює шують всі інші форми мікроелементів приблизно в області їх застосування. Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601