Пристрій для отримання колоїдних розчинів металів

Реферат: Пристрій для отримання колоїдних розчинів металів містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, вібратор і патрубки. Вібратор виконаний у вигляді закріпленого на реакторі насоса, на вході з'єднаного з порожниною реактора, а на виході оснащеного кавітатором, вихід якого також заведений у цю порожнину. UA 84013 U (12) UA 84013 U UA 84013 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області нанотехнологій, зокрема до пристроїв для отримання колоїдних розчинів, що містять металеві колоїдні частинки, і може бути використана для виготовлення каталізаторів, сорбентів, косметичних засобів, лікарських препаратів, харчових і біологічно активних добавок, медичних виробів, матеріалів медичного і косметичного призначення тощо. Відомий спосіб отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що заснований на електроерозійному диспергуванні поверхні металевих гранул і електродів електричними розрядами у воді в реакторі, вода має питому електропровідність не більше 0,1 мкСіменс/см, а воду з завислими наночастинками, що мають розміри менше 100 нм, багато разів направляють в реактор, не допускаючи збільшення концентрації іонів в розчині, при цьому електризують наночастинки в полі електричних розрядів з високим градієнтом потенціалу, крім того, над поверхнею колоїдного розчину створюють атмосферу з інертного газу, наприклад аргону (Патент України на корисну модель №24391, МПК B22F 9/14, Бюл. № 9, 25.06.2007). Недоліком пристрою є неможливість додаткової обробки отримуваного колоїдного розчину, що знижує його ефективність. Відомий також пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з вхідним і вихідним патрубками для прокачування деіонізованої води і електродами, підключеними до генератора імпульсів, і віброплатформу з вібратором, встановлену під днищем реактора (Патент України на корисну модель №18215, МПК B22F 9/14, Бюл. №11, 15.11.2006). Недоліком пристрою є неможливість використовувати вібратор для додаткового подрібнювання наночастинок металу в колоїдному розчині за рахунок їх ерозії в кавітаційних зонах, що знижує його ефективність. Найбільш близьким до пропонованого є пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, і з вхідним та вихідним патрубками для прокачування деіонізованої води і віброплатформу з вібратором, встановлену під днищем реактора, при цьому в нього введений електродіалізатор, вихідним патрубком підключений до вхідного патрубка реактора, а вхідний патрубок електродіалізатора є вхідним патрубком пристрою (Патент України на корисну модель №23565, МПК7 B01J 13/00, Бюл. № 7, 25.05.2007). Недоліком пристрою є неможливість використовувати вібратор для додаткового подрібнювання наночастинок металу в колоїдному розчині за рахунок їх ерозії в кавітаційних зонах, що знижує його ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача, розробити такий пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, в якому виконання вібратора у вигляді закріпленого на реакторі насоса, на вході з'єднаного з порожниною реактора, а на виході оснащеного кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину, дозволило б використовувати вібратор для додаткового подрібнювання наночастинок металу в колоїдному розчині за рахунок їх ерозії в кавітаційних зонах, і підвищити таким чином його ефективність. Поставлена задача досягається тим, що пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, вібратор і патрубки, при цьому вібратор виконаний у вигляді закріпленого на реакторі насоса, на вході з'єднаного з порожниною реактора, а на виході оснащеного кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину. Виконання вібратора у вигляді закріпленого на реакторі насоса, дозволяє його використовувати як генератора вібрації і вузла для створення потоку колоїдного розчину металів високого тиску. З'єднання насоса на вході з порожниною реактора і оснащення насоса на виході кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину, дозволяє додатково подрібнювати наночастинки металу за рахунок їх ерозії в кавітаційних зонах кавітатора. На кресленні представлений пристрій для отримання колоїдних розчинів металів. Пристрій містить реактор 1, виготовлений з діелектричного матеріалу, з електродами 2 і 3, з'єднаними з виходами генератора імпульсів 4, віброплатформу 5 з вібратором, який виконаний у вигляді закріпленого на реакторі насоса 6, електродіалізатор 7, наприклад, з іоноселективними мембранами. Насос 6 на вході з'єднаний трубкою 8 з порожниною реактора 1. Вихід насоса 6 оснащений кавітатором 9, а його вихід через заспокоювач 10 потоку робочої рідини і патрубок 11 заведений в порожнину реактора 1. Він з'єднаний з вихідним патрубком 12, на якому встановлена засувка 13. Електродіалізатора 7 має вхідний патрубок 14 і з'єднаний еластичною трубкою 15 із засувкою 16 з реактором 1. На реакторі 1 встановлений патрубок 17 з засувкою 18 для виведення або введення газів. Віброплатформа 5 оснащена упорами 19 для 1 UA 84013 U 5 10 15 20 25 попередження зміщення на ній реактора 1 при роботі пристрою, а генератора імпульсів 4 з'єднаний з електродами 2 і 3 за допомогою електроліній 20 і 21. Пристрій працює таким чином. В реактор 1 завантажують металеві гранули, подають рідину, наприклад, воду через вхідний патрубок 14 в електродіалізатор 7, де відбувається її очищення. Деіонізована вода з нього через еластичну трубку 15 постійно надходить в реактор 1. За допомогою генератора імпульсів 4 здійснюють електроерозійне диспергування гранул електричними імпульсами. При цьому між гранулами і електродами 2 і 3 виникають електричні розряди, що супроводжується підвищенню температури до декількох тисяч градусів. Під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які сприяють тоншому подрібненню металевого порошку. Поверхні металевих гранул в зонах електричних розрядів руйнуються на найдрібніші частинки. Використання діелектричної свіжо приготованої деіонізованої води, виключає шунтування електричного ланцюга середовищем диспергування і дозволяє направити всю енергію електричних розрядів на електроерозію і отримати колоїдні розчини з великою концентрацією металу. В рідині накопичується зважений нанодисперсний металевий порошок і утворюється його колоїдний розчин. В процесі електроерозійного диспергування гранул за допомогою працюючого насоса 6 здійснюється вібрація реактора 1. Вібрація передається на металеві гранули, при цьому частіше виникають електричні розряди і активізується електроерозія цих гранул. В процесі роботи насоса 6 колоїдний розчин металу через трубку 8 поступає в насос і кавітатор 9, де наночастинки металу додатково подрібнюються в кавітаційних зонах ерозії і через заспокоювач 10, і патрубок 11 потрапляє назад в реактор 1. Деіонізована вода в заданій кількості постійно подається в реактор 1 і виносить з нього через патрубок 12 колоїдний розчин, що утворюється. Корисна модель за рахунок сукупності нових суттєвих ознак забезпечує підвищення ефективності роботи запропонованого пристрою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, вібратор і патрубки, який відрізняється тим, що вібратор виконаний у вигляді закріпленого на реакторі насоса, на вході з'єднаного з порожниною реактора, а на виході оснащеного кавітатором, вихід якого також заведений у цю порожнину. 2 UA 84013 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3