Спосіб обробки рідини іонами і наночастинками металів “ерозійно-вибухова нанотехнологія обробки рідини іонами і наночастинками металів”

Спосіб обробки рідини іонами і наночастинками металів, заснований на введенні 3 кількість речовини, розчиненої при електролізі, пропорційна кількості електрики, що генерується електродами. Оскільки у відомому способі використовується всього лише одна пара електродів, що мають дуже незначну потужність, то ефективність такого способу дуже низька. Крім того, відомий спосіб неможливо реалізувати в інших рідинах окрім води, наприклад, в спиртах, в спирто-бензинових сумішах і т.п. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу. Це досягається тим, що короткозамкнуті електроди отримують ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул різнорідних металів в рідині і утворюють з них агломерати короткозамкнутих наногальванічних елементів. За рахунок цього їх кількість в рідині може досягати мільйонів і навіть мільярдів, що забезпечує ефективну обробки рідин іонами і наночастинками металів. Запропонований, як і відомий спосіб обробки рідини іонами і наночастками металів заснований на введенні в рідину короткозамкнутих електродів, виконаних з різнорідних металів з різними електрохімічними потенціалами, і, відповідно до цієї пропозиції, короткозамкнуті електроди отримують ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул різнорідних металів в рідині і утворюють з них короткозамкнуті наногальванічні елементи в кількості не менше 106 елементів в літрі рідини, при цьому короткозамкнуті наногальванічні елементи об'єднують в агломерати, які містять, щонайменше, два різнорідні метали. Короткозамкнуті електроди отримують ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул різнорідних металів в рідині. Це підвищує ефективність способу за рахунок високої продуктивності ерозійно-вибухового диспергування [Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7]. Крім того, ерозійновибухове диспергування легко реалізується в інших рідинах окрім води, наприклад, в спиртах, в спирто-бензинових сумішах і т.п. З короткозамкнутих електродів утворюють короткозамкнуті наногальванічні елементи в кількості не менше 106 елементів в літрі рідини. Це дозволяє підвищити ефективність способу. Кількість короткозамкнутих наногальванічних елементів в літрі води не менше 106 забезпечує ефективне насичення рідини металами у вигляді іонів і наночастинок. Короткозамкнуті наногальванічні елементи об'єднують в агломерати, які містять, щонайменше, два різнорідні метали. Це дозволяє реалізувати гальванічні елементи для дуже великої кількості нанорозмірних джерел струму, а їх об'єднання в агломерати, що містять більш ніж два різнорідні метали, підвищує ефективність наногальванічних елементів при обробці рідини і розширює області застосування рідин. Спосіб обробки рідини іонами і наночастинками металів реалізують таким чином. Здійснюють електроерозійно-вибухове 31043 4 диспергування металевих гранул з різнорідних металу, що знаходяться в рідині [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7]. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул один з одним виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розплавлені наночастинки, що розлітаються, потрапляють в рідину і охолоджуються в ній. Оскільки в зоні іскрових розрядів має місце високий градієнт потенціалу, то наночастинки набувають поверхневого заряду. При цьому електричне поле у частинок меншого розміру має більший градієнт потенціалу, чим у частинок великого розміру. При близькому розташуванні дрібних частинок і великих частинок за рахунок електростатичної індукції на локальних ділянках поверхні великої частинки, напроти малої частинки, утворюються наведені (індуковані) заряди протилежного знаку (по відношенню до знаку заряду малої частинки). Тому, на поверхні великої частинки «налипають» малі частинки. Оскільки при диспергуванні використовуються металеві гранули з металів, що мають різну величину електродних потенціалів, то об'єднані наночастинки утворюють електрохімічні пари. В результаті, в рідині утворюються об'єднання наночастинок, які є короткозамкнутими наногальванічними елементами [див. Рішення про видачу деклараційного патенту України на корисну модель по заявці №u200707774 від 11 вересня 2007. Наногальванічний елемент. МПК Н01М8/00, Н01М14/00, Н01М6/24, C02F1/467]. Короткозамкнуті наногальванічні елементи об'єднуються в агломерати, що складаються з різнорідних металів, різноманітність яких в агломератах задається різноманітністю матеріалів використовуваних металевих гранул. Застосовують гранули різнорідних металів, а їх різноманітність залежить від призначення отримуваного продукту. Наприклад, для бактерицидних рідин досить використовувати дватри метали (срібло-мідь або срібло-мідь-магній). При використанні рідин в якості добавки до палив для двигунів внутрішнього згорання може знадобитися значно більше різнорідних металів, гранули яких піддають ерозійно-вибуховому диспергуванню. Короткозамкнуті наногальванічні елементи ефективно діють при їх попаданні у відповідне середовище, наприклад, в електроліт або в плазму полум'я. Знаходячись в робочому середовищі, короткозамкнуті наногальванічні елементи функціонують як джерела електричного струму, аноди яких виділяють іони металу, з якого вони виконані. В електрохімії анодом прийнято 5 називати електрод, який приєднаний до позитивного полюса джерела струму і який розчиняється в електроліті під впливом електричного поля цього джерела. У випадку, якщо розчинення електроду здійснюється при контакті двох різнорідних металів без додатку зовнішнього електричного поля, знак його заряду може залежати не тільки від величини електрохімічного потенціалу по відношенню до іншого електроду, але також від величини роботи виходу електронів і від ступеня активності електроліту до електродів. Тому в короткозамкнутих біметалевих парах анодом прийнято називати розчинний електрод, навіть, якщо знак його заряду негативний [А.М. Ямпольский, В.А. Ильин. Краткий справочник гальванотехника. - Л.: Машиностроение, 1981, с.14]. Оскільки в единому технологічному процесі при ерозійно-вибуховому диспергуванні металевих гранул різнорідних металів є можливість отримувати в рідині величезну кількість наногальванічних елементів, об'єднаних в агломерати (більше 106 в літрі рідини), це дозволяє підвищити ефективність обробки рідин іонами і наночастинками металів. 31043 6