Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів

Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що містить реактор з вхід 3 24393 містить реактор з вхідним і вихідним патрубками для прокачування деіонізованої води і з електродами, підключеними до генератора імпульсів, віброплаформу з вібратором, встановлену під днищем реактора, і, відповідно до цієї пропозиції, в нього введені місткість для накопичення колоїдного розчину, з'єднану трубопроводом з вихідним патрубком реактора, занурний насос, розміщений в місткості для накопичення колоїдного розчину і з'єднаний трубопроводом з вхідним патрубком реактора. Введення до складу пристрою місткості для накопичення колоїдного розчину, що з'єднана трубопроводом з вихідним патрубком реактора, дозволяє виділити тонкодисперсну фракцію, що містить зважені у воді наночастки металу, шляхом осадження грубодисперсної фракції. Введення до складу пристрою занурного насоса, встановленого в місткості для накопичення колоїдного розчину і з'єднаного трубопроводом з вхідним патрубком реактора, дозволяє багато разів прокачувати колоїдний розчин через реактор, що дає можливість отримувати концентровані колоїдні розчини. Крім того, це дозволяє наелектризувати наночастки в полі електричних розрядів з високим градієнтом потенціалу. Електризація наночастинокок розчину забезпечує утворення хелатних сполук металевих наночастинок з полярними молекулами деіонізованої води, що додає колоїдному розчину велику сталість і одночасно забезпечує підвищену біодоступність металів в хелатній формі. На кресленні представлена схема пристрою для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів. Пристрій містить реактор 1 з вхідним 2 і вихідним 3 патрубками для прокачування деіонізованої води і електродами 4 і 5, підключеними до виходів генератора імпульсів 6, віброплаформу 7 з вібратором 8, на якій встановлений реактор 1, місткість 9 для накопичення колоїдного розчину, з'єднану трубопроводом з вихідним патрубком 3, занурний насос 10, розміщений в місткості 9 і з'єднаний трубопроводом 11 з вхідним патрубком 2 реактора 1. Пристрій працює таким чином. У реактор 1, що виготовлений з діелектричного матеріалу і має електроди 4 і 5, завантажують металеві гранули 12 необхідного металу. Колоїдний розчин отримують електроерозійним диспергуванням поверхні металевих гранул 12 і електродів 4 і 5, що знаходяться в реакторі 1, електричними розрядами в деіонізованій воді. Електроерозійне диспергування гранул 12 здійснюють електричними імпульсами, які формує генератор імпульсів 6. Енергію електричних імпульсів встановлюють такою, щоб вона перевищувала енергію сублімації випарованого металу. При проходженні імпульсів струму по ланцюжках, утворених металевими гранулами 12, між окремими гранулами і між гранулами і електродами 4, 5 виникають електричні розряди. У каналах електричних розрядів температура досягає декількох тисяч градусів. Ділянки поверхні металевих гранул 12 в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйнуються на найдрібніші частинки і па 4 ру. Продукти руйнування потрапляють в деіонізовану воду. В результаті в рідині накопичується зважений нанодисперсний металевий порошок, і утворюється колоїдний розчин металу. У розчині не утворюються аніони і катіони, а можуть бути тільки їх сліди за рахунок незначного поглинання деіонізованою водою газів з навколишнього повітря. Якщо проводити диспергування металів в деіонізованій воді із захисною атмосферою у вигляді аргону, то їх присутність в колоїдному розчині буде мінімальною. Це дозволяє отримувати колоїдні розчини з питомою електропровідністю менше 0,1мкСіменс/см. Під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які сприяють тоншому подрібненню металевого порошку і підвищенню концентрації колоїдного розчину. За допомогою віброплаформи 7 з вібратором 8 здійснюється вібрація реактора. Вібрація реактора 1 передається на металеві гранули 12, і в результаті утворюється псевдозріджений шар металевих гранул. Вібрація металевих гранул 12 сприяє підвищенню продуктивності пристрою і усуненню коротких замикань, оскільки при вібрації частіше виникають електричні розряди, що приводить до активної електроерозії металу і активного утворення колоїдного розчину. Колоїдний розчин наночастинок металу разом з крупнішими частинками металевого порошку витікає з реактора 1 через вихідний патрубок 3 і надходить в ємність 9 для накопичення колоїдного розчину, де здійснюється осадження крупних частинок. За допомогою занурного насоса 10 колоїдний розчин із зваженими наночастинками, що мають розміри менше 100нм, знову перекачується по трубопроводу 11 в реактор 1. При багатократному прокачуванні через реактор 1 колоїдного розчину із зваженими наночастинками, що мають розміри менше 100нм, здійснюється збільшення концентрації розчину. Оскільки в зоні іскрових розрядів в реакторі 1 має місце високий градієнт потенціалу (з напруженістю електричного поля не менше 5х104В/см), то наночастинки, багато разів проходячи іскрові розряди, набувають поверхневого електричного заряду. Диполі води за рахунок дії електростатичного поля наелектризованих наночастинок огортають наночастки металу, утворюючи хелатні комплекси. Відомо, що хелати металів володіють рядом переваг в порівнянні з неорганічними солями: вони менш токсичні, стійкі у всьому діапазоні рН, легко розчиняються у воді. Наприклад, при використанні їх в якості мікроелементів вони легко засвоюються рослинами, незначно зв'язуються ґрунтом у важко розчинні сполуки і не руйнуються мікроорганізмами. По ефективності дії на рослини вони перевершують всі інші форми мікроелементів приблизно в 2...5 разів. Вони володіють високою транспортною активністю (див. Хелаты металлов природных соединений и их применение. Тбилиси: Мецниереба, 1974. - 166 с.). Стіканню зарядів з поверхні наелектризованих наночастинок перешкоджає діелектрична рідина - деіонізована вода з великим питомим опором. В результаті, за рахунок 5 24393 кулонівських сил утворюються стійкі хелатні комплекси, що складаються з частинок металу і диполів води. Таким чином, пристрій дозволяє отримувати концентровані колоїдні розчини металів при міні Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 мальному змісті іонів металів, в яких наночастинки знаходяться в хелатній формі, що робить такі розчини нетоксичними і розширює області їх застосування. 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