Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів

Реферат: Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, закріплений на реакторі насос, на вході з'єднаний з порожниною реактора а на виході оснащений кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину, і патрубки. При цьому в електродіалізаторі вихід з'єднаний з системою перфорованих патрубків, розташованих у донній частині реактора і виконаних із діелектричного матеріалу. UA 104349 U (12) UA 104349 U UA 104349 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі 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 пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з вхідним і вихідним патрубками для прокачування деіонізованої води і електродами, які підключені до генератора імпульсів, і віброплатформу з вібратором, встановлену під днищем реактора (Патент України на корисну модель № 18215, МПК B22F 9/14, 15.11.2006, Бюл. № 11). Недоліком пристрою є неможливість для деіонізованої води рівномірно розподілятися і оновлюватися по всьому робочому об'єму реактора, отримати висококонцентровані нетоксичні, біодоступні колоїдні розчини і розширити галузі їх застосування, що зменшує його ефективність. Відомий 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, 25.05.2007, Бюл. № 7). Недоліком пристрою є неможливість для деіонізованої води рівномірно розподілятися і оновлюватися по всьому робочому об'єму реактора, отримати висококонцентровані нетоксичні, біодоступні колоїдні розчини і розширити галузі їх застосування, що зменшує його ефективність. Найбільш близьким до пропонованого є 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 (Патент України на корисну модель № 84013, МПК7 B01J 13/00, 10.10.2013, бюл. № 19). Недоліком пристрою є неможливість для деіонізованої води рівномірно розподілятися і оновлюватися по всьому робочому об'єму реактора, отримати висококонцентровані нетоксичні, біодоступні колоїдні розчини і розширити галузі їх застосування, що зменшує його ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача розробити такий пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, в якому з'єднання виходу електродіалізатора з системою перфорованих патрубків, розташованих в донній частині реактора, і виконання їх із діелектричного матеріалу дозволило б деіонізованій воді рівномірно розподілятися і оновлюватися по всьому робочому об'єму реактора, отримати висококонцентровані нетоксичні, біодоступні колоїдні розчини і розширити галузі їх застосування, і підвищити таким чином його ефективність. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, закріплений на реакторі насос, на вході з'єднаний з порожниною реактора, а на виході оснащений кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину, і патрубки, згідно з корисною моделлю, в електродіалізаторі вихід з'єднаний з системою перфорованих патрубків, розташованих у донній частині реактора і виконаних із діелектричного матеріалу. З'єднання виходу електродіалізатора із системою перфорованих патрубків, розташованих в донній частині реактора, дозволяє деіонізованій воді рівномірно розподілятися і оновлюватися по всьому робочому об'єму реактора, виключає в ньому шунтування електричного ланцюга, сприяє утворенню стійких хелатних комплексів, що складаються із частинок металу і диполів води, що робить їх нетоксичними, а отриманий колоїдний розчин біодоступним, і розширює, таким чином, галузі його застосування. Виконання перфорованих патрубків із діелектричного матеріалу виключає їх руйнування в зонах електричних розрядів між ними і металевими гранулами. На Фіг. 1 представлений пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів; на Фіг. 2 представлена система перфорованих патрубків; на Фіг. 3 представлений перфорований патрубок. 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 реактором 1 UA 104349 U 5 10 15 20 25 30 35 40 1. Вихід насоса 6 оснащений кавітатором 9, а його вихід через заспокоювач 10 потоку робочої рідини і патрубок 11 заведений у порожнину реактора 1. Він з'єднаний з вихідним патрубком 12, на якому встановлена засувка 13. Електродіалізатор 7 має вхідний патрубок 14 з'єднаний еластичною трубкою 15 із засувкою 16 з системою перфорованих патрубків 17 і колектором 18, що розташовані в донній частині реактора 1 і виконані із діелектричного матеріалу. Патрубки 17 розташовані перпендикулярно електродам 2 і 3. На реакторі 1 розташований патрубок 19 із засувкою 20 для виведення або введення газів. Віброплатформа 5 оснащена упорами 21 для попередження зміщення на ній реактора 1 при роботі пристрою і отвором 22 для розміщення в ньому нижньої частини колектора 18 і нижнього торця трубки 15. Генератор імпульсів 4 з'єднаний з електродами 2 і 3 за допомогою електроліній 23 і 24. Пристрій працює таким чином. У 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 через колектор 18 і перфоровані патрубки 17 в реактор 1. Деіонізована вода рівномірно розподіляється і оновлюється по всьому робочому об'єму реактора, піднімається вверх через порожнини між металевими гранулами. 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 підвищенням 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. Стіканню при цьому зарядів з поверхні наелектризованих наночастинок перешкоджає діелектрична рідина - деіонізована вода з великим питомим опором. У рідині накопичується зважений нанодисперсний металевий порошок і утворюється його колоїдний розчин. Використання діелектричної свіжоприготовленої деіонізованої води, яка рівномірно піднімається по всьому об'єму реактора 1, виключає шунтування електричного ланцюга середовищем диспергування і направляє всю енергію електричних розрядів на електроерозію. В отриманому колоїдному розчині з великою концентрацією наночастинок металу і з практично повною відсутністю аніонів і катіонів у своєму складі за рахунок кулонівських сил утворюються стійкі хелатні комплекси, що складаються з частинок металу і диполів води, що робить їх нетоксичним. У 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. У процесі роботи насоса 6 колоїдний розчин наночастинок металу через трубку 8 надходить в насос і кавітатор 9, де наночастинки додатково подрібнюються в кавітаційних зонах ерозії і через заспокоювач 10, патрубок 11 потрапляють назад у реактор 1. Деіонізована вода в заданій кількості постійно подається в реактор 1. Отриманий колоїдний розчин відводиться з реактора 1 через патрубок 12. Саме тому корисна модель у сукупності з новими суттєвими ознаками забезпечує підвищення ефективності роботи запропонованого пристрою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що містить реактор з електродами, підключеними до генератора імпульсів, електродіалізатор, віброплатформу, закріплений на реакторі насос, на вході з'єднаний з порожниною реактора а на виході оснащений кавітатором, вихід якого також заведений в цю порожнину, і патрубки, який відрізняється тим, що в електродіалізаторі вихід з'єднаний з системою перфорованих патрубків, розташованих у донній частині реактора і виконаних із діелектричного матеріалу. 2 UA 104349 U 3 UA 104349 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4