DE102017110292B4

DE102017110292B4 - Verfahren zum Herstellen von Reaktionsprodukten

Info

Publication number: DE102017110292B4
Application number: DE102017110292.2A
Authority: DE
Inventors: Bernd Baumstümmler; Hermann Schirra; Akif Emre Türeli; Christian Cavelius
Original assignee: Instillo GmbH
Current assignee: Instillo GmbH
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: DE102017110292A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Reaktionsprodukten durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und/oder Selbstorganisationsprozesse in einem Mikrojetreaktor, wobei jeweils ein aus einer ersten Düse austretender Strahl eines ersten Edukts und ein aus einer zweiten Düse austretender Strahl eines zweiten Edukts mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum des Mikrojetreaktors an einem Kollisionspunkt aufeinandertreffen, wobei der Mikrojetreaktor mindestens einen Gaseintritt zum Begasen des Reaktorraumes und einen Produktaustritt zum Austragen der Produkte in einem Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Stabilisators eines der Edukte, bei dem es sich um ein Kation oder um ein Anion handelt, im Überschuß zu dem Kollisionspunkt geführt wird, wobei der Überschuß das 1,05 bis 2,0-fache, bevorzugt das 1,05 bis 1,4-fache und besonders bevorzugt das 1,1 bis 1,3-fache der Menge des jeweiligen Edukts beträgt, die dem stöchiometrischen Verhältnis des Endproduktes entspricht, sodaß die resultierenden gefällten Partikel durch den Einbau dieses Überschusses eine elektrostatisch aktive Partialladung zeigen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Reaktionsprodukten durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und/oder Selbstorganisationsprozesse in einem Mikrojetreaktor, wobei jeweils ein aus einer ersten Düse austretender Strahl eines ersten Edukts und ein aus einer zweiten Düse austretender Strahl eines zweiten Edukts mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum des Mikrojetreaktors an einem Kollisionspunkt aufeinandertreffen, wobei der Mikrojetreaktor mindestens einen Gaseintritt zum Begasen des Reaktorraumes und einen Produktaustritt zum Austragen der Produkte in einem Gasstrom aufweist.
Die bekannten Techniken für die Herstellung von Nanopartikeln weisen viele Nachteile auf.
Sogenannte „Top-down“-Techniken, die meist mechanische Zerkleinerungsverfahren umfassen, wie trockenes oder nasses Mahlen, bergen die Gefahr mikrobieller Kontamination, Kontamination durch Abrieb der Mahlkugeln oder Degradierung des Wirkstoffes, insbesondere, weil es für die Mikronisierung des Wirkstoffes sehr langer Mahlzeiten bedarf. Dennoch sind im Falle des trockenen Mahlens selbst nach sehr langen Mahlzeiten nur kleinste Partikel größen von etwa 100 Mikrometer erreichbar.
Es gibt eine Reihe von sogenannten „Bottom-up“-Ansätzen zur Produktion von Nanopartikeln, wie das Aussalzen, die Emulgierung, die Lösungsmittelverdampfung oder die Sprühverdampfung von superkritischen Flüssigkeiten.
Ungeachtet, welchen dieser Ansätze man verfolgt, um Nanopartikel herzustellen, erreicht man in jedem Falle eine Vergrößerung der Oberfläche im Vergleich zu Partikeln mit einer Größe von mehr als 1 µm.
Den meisten dieser Verfahren sind dadurch Grenzen gesetzt, daß sie einen hohen Energieeinsatz erfordern, einen geringen Erfolg bringen, Probleme im „upscaling“ (Übergang vom Laborexperiment zur industriellen Produktion) zeigen, es schwierig ist, Partikelgröße und -eigenschaften zu kontrollieren, relativ toxische, organische Lösungsmittel benutzt werden müssen oder die Methoden selbst schwierig durchzuführen sind. Diese Faktoren limitieren ihren Einsatz für die kommerzielle Produktion von Nanopartikeln.
Die DE 10 2005 048 201 A1 beschreibt eine kontinuierliche Fällung von nanoskaligen Produkten in Mikroreaktoren.
Aus der DE 37 03 377 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von ultrafeinem Bariumsulfat durch Zusammenbringen wäßriger Lösungen, die jeweils äquivalente Mengen Bariumionen bzw. Sulfationen enthalten und Abtrennen des Präzipitats bekannt.
In der DE 10 2009 008 478 A1 wird ein Verfahren beschrieben, in dem eine Solvent-/Anti-Solvent-Fällung mit einer in-situ Sprühtrocknung in Anwesenheit von oberflächenaktiven Molekülen erfolgt, wobei ein Mikroj etreaktor entsprechend der EP 1 165 224 B 1 zum Einsatz kommt. Ein solcher Mikrojetreaktor weist mindestens zwei sich gegenüberliegende Düsen mit jeweils zugeordneter Pumpe und Zuführleitung zum Spritzen jeweils eines flüssigen Mediums in einen von einem Reaktorgehäuse umschlossenen Reaktorraum auf einen gemeinsamen Kollisionspunkt auf, wobei eine erste Öffnung in dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist, durch die ein Gas, eine verdampfende Flüssigkeit, eine kühlende Flüssigkeit oder ein kühlendes Gas zur Aufrechterhaltung der Gasatmosphäre im Reaktorinneren, insbesondere im Kollisionspunkt der Flüssigkeitsstrahlen, bzw. zur Kühlung der entstehenden Produkte einleitbar ist, und eine weitere Öffnung zum Entfernen der entstehenden Produkte und von überschüssigem Gas aus dem Reaktorgehäuse vorgesehen ist. Es wird also über eine Öffnung in den Reaktorraum ein Gas, eine verdampfende Flüssigkeit oder ein kühlendes Gas zur Aufrechterhaltung einer Gasatmosphäre im Reaktorinneren, insbesondere im Kollisionspunkt der Flüssigkeitsstrahlen, bzw. zur Kühlung der entstehenden Produkte eingeleitet und die entstehenden Produkte und überschüssiges Gas durch eine Öffnung aus dem Reaktorgehäuse durch Überdruck auf der Gaseintrittsseite oder durch Unterdruck auf der Produkt- und Gasaustrittsseite entfernt. Wenn in einem solchen Microjetreaktor eine Solvent/Nonsolvent-Fällung, beispielsweise wie in der EP 2 550 092 A1 beschrieben, durchgeführt wird, erhält man eine Dispersion der gefällten Partikel. Mit einem solchen Reaktor gelingt es, besonders kleine Partikel zu generieren. Unter einer Solvent/Nonsolvent-Fällung versteht man in diesem Zusammenhang, daß ein Stoff in einem Solvent gelöst und als Flüssigkeitsstrahl mit einem zweiten Flüssigkeitsstrahl kollidiert, wobei der gelöste Stoff wieder gefällt wird. Nachteilig bei Solvent/Nonsolvent-Fällungen ist die Tatsache, daß sich der gelöste und wieder gefällte Stoff nach der Fällung partikulär in dem Solvent/Nonsolvent-Gemisch befindet. Dabei bewirkt der Solventanteil, daß sich bei vielen Partikeln zeitabhängig eine Ostwald-Reifung einstellt, die ein Wachstum der Partikel bewirkt.
Es ist demnach oft schwierig, die Partikelgröße in Dispersionen aus Solvent/Nonsolvent-Fällungen zu kontrollieren, insbesondere die zeitabhängige Zunahme der Partikelgröße zu verhindern.
In der DE 10 2009 008 478 A1 wird der Wirkstoff in einer wassermischbaren, organischen Phase gemeinsam mit einem oberflächenaktiven Molekül gelöst. Diese organische Lösung und Wasser, das als Nonsolvent dient, werden mit Hilfe von zwei Pumpen durch jeweils eigene Kapillaren aus rostfreiem Stahl mit konstanter Flußrate und Druck gepumpt und kollidieren im Mikroreaktor (dem sogenannten „Microjet-Reaktor“) als „impinging jets“ (senkrecht aufeinandertreffende Strahlen) miteinander. Lösungsmittel und Nonsolvent werden darin sehr schnell vermischt, wobei der Wirkstoff als Nanopartikel ausfällt und die so entstehende Nanopartikel-Suspension aus dem MicroJet-Reaktor entweder mit hoch erhitzter Druckluft oder einem Inertgas ausgetrieben wird.
Das Gas verdampft dabei das organische Lösungsmittel und das Wasser, wobei die Wirkstoff-Nanopartikel mit den oberflächenmodifizierenden Molekülen beschichtet sind, nachdem beide flüssigen Phasen verdampft sind. Am Ende des Verfahrens liegen die Nanopartikel als Pulver vor.
Essentielles Element in der DE 10 2009 008 478 A1 ist also die Nutzung erhitzter Luft oder Inertgas gemeinsam mit einem Oberflächenmodifikator dergestalt, daß während der Fällung des Wirkstoffes das Lösungsmittel und das Nonsolvent verdampft werden und die Oberflächenmodifikatoren die Nanopartikel umhüllen, um so die weitere Aggregation der Partikel und das Oswald-Wachstum zu verhindern.
Inerte Neutralpartikel, wie zum Beispiel Bariumsulfat (BaSO₄), Calciumsulfat (CaSO₄) und Calciumcarbonat (CaCO₃), lassen sich aufgrund ihrer elektrischen Oberflächenneutralität in Verbindung mit der Abwesenheit von reaktiven Oberflächenzentren nur sehr schwer im Herstellungsprozeß stabilisieren. Daher neigen diese Partikeldispersionen zu Agglomeration oder sogar zur Aggregation.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff zu schaffen, bei dem auch solche Edukte eingesetzt werden können, die zwar über das resultierende Löslichkeitsprodukt dem Fällungsprozeß unterliegen, aber aufgrund ihrer nahezu unpolaren Oberfläche keine elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den gefällten Partikeln und dem Stabilisator zulassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Verwendung eines Stabilisators eines der Edukte, bei dem es sich um ein Kation oder um ein Anion handelt, im Überschuß zu dem Kollisionspunkt geführt wird, wobei der Überschuß das 1,05 bis 2,0-fache, bevorzugt das 1,05 bis 1,4-fache und besonders bevorzugt das 1,1 bis 1,3-fache der Menge des jeweiligen Edukts beträgt, die dem stöchiometrischen Verhältnis des Endproduktes entspricht, sodaß die resultierenden gefällten Partikel durch den Einbau dieses Überschusses eine elektrostatisch aktive Partialladung zeigen.
Bei dem (verglichen zum stöchiometrischen Verhältnis im Endprodukt) im Überschuß zu dem Kollisionspunkt zugeführten Edukt kann es sich sowohl um das Kation als auch um das Anion handeln. Die resultierenden gefällten Partikel zeigen durch den Einbau dieses leichten Überschusses eine elektrostatisch aktive Partialladung und können somit sehr leicht und einfach stabilisiert werden. Die Edukte werden durch getrennte Öffnungen mit definiertem Durchmesser gepumpt, um Fließgeschwindigkeiten der Eduktströme von mehr als 10 m/s zu erreichen und treffen an einem Kollisionspunkt in dem Reaktorraum aufeinander, wo die Reaktion erfolgt. Es kann bei Temperaturen zwischen 0°C und 100°C gearbeitet werden, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 70°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 50°C. Der Druck der Eduktströme beträgt zwischen 5 und 5.000 bar, vorzugsweise zwischen 10 und 1.000 bar und besonders bevorzugt zwischen 20 und 500 bar.
Bei einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die erste Düse einen anderen Düsendurchmesser aufweist als die zweite Düse.
Über den unterschiedlichen Düsendurchmesser kann erreicht werden, daß eines der Edukte im Überschuß zu dem anderen Edukt zu dem Kollisionspunkt zugeführt wird.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß die Konzentration des ersten Eduktes sich von der Konzentration des zweiten Eduktes unterscheidet.
Auch hierdurch wird erreicht, daß eines der Edukte im Überschuß zu dem anderen Edukt zu dem Kollisionspunkt zugeführt wird.
Bei einer dritten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß die Flußrate des ersten Eduktes sich von der Flußrate des zweiten Eduktes unterscheidet.
Auch hierdurch wird erreicht, daß eines der Edukte im Überschuß zu dem anderen Edukt zu dem Kollisionspunkt zugeführt wird.
Selbstverständlich können die Vorgehensweisen der drei vorstehenden Ausführungsvarianten auch beliebig miteinander kombiniert werden.
Dies ermöglicht es, statt nur mittels eines Inertgases (auch als „Trägergas“ bezeichnet) Produkte aus dem Reaktorraum abzuführen, Reaktionen zu induzieren, an denen auch ein oder mehrere Reaktivgase als Edukte beteiligt sind. Durch diese Vorgehensweise wird das Verfahren gemäß dem Oberbegriff um den großen und industriell wichtigen Bereich der Reaktionen erweitert, bei denen Gase eine funktionelle Rolle als Reaktionsgas spielen. Als Beispiele seien hier viele Carbonat- und Hydroxid-Synthesen erwähnt. Gleichzeitig kann das verwendete Reaktivgas auch als Trägergas („Carriergas“) entweder ausschließlich über den mit Düsen versehenen Eingang in den Reaktorraum oder zusätzlich durch einen unverdüsten Trägergasanschluß in den Reaktorraum eingeführt werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren im Gegensatz zu dem in der Chemie häufig verwendeten „blubbernden“ Gaseintrag in eine Flüssigkeit zu sehr fein verteilten Dispersionen führt. Weiterhin hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß selbst bei minimalen Mischzeiten im Sekunden- bis Submillisekundenbereich ein hoher Umsetzungsgrad gegeben ist, was zum Beispiel über die Verfolgung des pH-Wertes in der Reaktion beobachtet werden kann.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß mehr als zwei Edukte in den Reaktorraum eingeführt werden, wobei eines der Edukte in Form eines Reaktivgases über den mindestens einen Gaseintritt in den Reaktorraum eingeführt wird.
Es ist weiterhin zur Erfindung gehörig, daß das Reaktivgas bzw. die Reaktivgase über mindestens einen Mehrfachgaseintritt und/oder einen oder mehrere voneinander getrennte Gaseintritte in den Reaktorraum eingeführt werden.
Durch einen Mehrfachgaseintritt können mehrere Reaktivgase gleichzeitig in den Reaktorraum zugeführt werden. Die Reaktivgase dienen als Edukte für die im Reaktorraum stattfindenden Reaktionen. Neben bzw. zusätzlich zu dem bzw. den Mehrfachgaseintritten können auch voneinander getrennte Gaseintritte für einzelne Reaktivgase vorgesehen sein.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Reaktivgas über Düsen in den Reaktorraum eingeführt wird.
Das Gas wird hierbei physikalisch ähnlich in den Reaktorraum injiziert wie eine Flüssigkeit, nämlich durch einen mit Düsen versehenen Reaktorkammereingang.
Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß das Reaktivgas ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kohlendioxid, Ammoniak, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Selenwasserstoff, Phosphan, Arsanen, Silan, Fluor, Chlor, Chlorwasserstoff, Cyanwasserstoff, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt

1 einen Mikrojetreaktor, in dem zwei Eduktströme im Winkel von 180° unter Einwirkung eines Reaktivgases aufeinandertreffen,
2 einen Mikrojetreaktor, in dem zwei Eduktströme im Winkel von 90° unter Einwirkung eines Reaktivgases aufeinandertreffen,
3 einen Mikrojetreaktor, in dem ein Eduktstrom und ein Reaktivgasstrom im Winkel von 180° aufeinandertreffen.

Die Zugänge R1 und R2 des Reaktorraums RK des Mikrojetreaktors sind Flüssigkeitseingänge für die Edukte, der Zugang RG ist ein Reaktivgaseingang und der Zugang TG ist ein Trägergaszugang.
In 1 treten die beiden Eduktströme R1 und R2 in dem Reaktorraum RK des Mikrojetreaktors aus gegenüberliegenden Düsen aus und treffen somit in einem Winkel von 180° aufeinander. Ein Reaktivgasstrom RG tritt in einem Winkel von 90° zu den Eduktströmen in den Reaktorraum RK ein und wird auf den Kollisionspunkt der Eduktströme R1 und R2 geleitet. Durch den Reaktivgasstrom RG wird das entstehende Produkt durch den Produktaustritt aus dem Reaktorraum RK herausgetrieben.
In 2 treten die beiden Eduktströme R1 und R2 in dem Reaktorraum RK des Mikrojetreaktors aus um 90° zueinander versetzten Düsen aus und treffen somit in einem Winkel von 90° aufeinander. Ein Reaktivgasstrom RG tritt in einem Winkel von 180° zu dem Eduktstrom R2 in den Reaktorraum RK ein und wird auf den Kollisionspunkt der Eduktströme R1 und R2 geleitet. Durch den Eduktstrom R1 wird das entstehende Produkt durch den Produktaustritt aus dem Reaktorraum RK herausgetrieben.
In 3 treten ein Eduktstrom R1 und ein Reaktivgasstrom RG in dem Reaktorraum RK des Mikrojetreaktors aus gegenüberliegenden Düsen aus und treffen somit in einem Winkel von 180° aufeinander. Ein Trägergas TG, bei dem es sich um ein Inertgas handelt, tritt in einem Winkel von 90° zu dem Eduktstrom R1 und dem Reaktivgasstrom RG in den Reaktorraum RK ein und wird auf den Kollisionspunkt des Eduktstroms R1 und des Reaktivgasstroms RG geleitet. Durch den Trägergasstrom TG wird das entstehende Produkt durch den Produktaustritt aus dem Reaktorraum RK herausgetrieben.
Dies zeigt, daß die Flüssigkeitseingänge für die Edukte R1 und R2 in einem Winkel von 90° bis 180° zueinander angeordnet sein können. Ebenfalls können der Reaktivgaszugang RG und der Trägergaszugang TG in einem Winkel von 90° bis 180° zu den Flüssigkeitseingängen für die Edukte R1 und R2 angeordnet sein.
In allen Fällen wird eines der Edukte (verglichen zum stöchiometrischen Verhältnis im Endprodukt) im Überschuß zu dem Kollisionspunkt zugeführt. Bei diesen Edukten kann es sich sowohl um das Kation als auch um das Anion handeln. Die resultierenden gefällten Partikel zeigen durch den Einbau dieses leichten Überschusses eine elektrostatisch aktive Partialladung und können somit sehr leicht und einfach stabilisiert werden.
Nachfolgend werden Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Reaktionen beschrieben.
Beispiel 1: Herstellung einer feinteiligen Bayerit-Dispersion
Eine wässrige Natriumhydroxoaluminat(III)-Lösung (10 Gew.-% Al₂O₃) wird mit 22 ml/min durch Zugang R₁ , eine wässrige Citronensäure-Lösung (5 Gew.-%) mit 60 ml/min durch Zugang R₂ sowie CO₂ als Reaktivgas mit einem Druck von 1,3 bar durch Zugang R_G gefördert. Das gesamte System ist auf 25 C temperiert und die Düsenöffnung von R₁ und R₂ betragen 300 µm.
Der mittels dynamischer Lichtstreuung bestimmte mittlere Durchmesser der erhaltenen Partikel beträgt 43 nm.
Beispiel 2: Herstellung einer feinteiligen Kupfercarbonat-Dispersion
Eine wässrige Natriumhydroxocuprat(II)-Lösung (1,6 Gew.-% CuO₂) mit 4 Gew.-% Glycerol und 4,3 Gew.-% Sokalan® CP 10 wird mit 13 ml/min durch beide Zugänge R₁ und R₂ sowie CO₂ als Reaktivgas mit einem Druck von 1,2 bar durch Zugang R_G gefördert. Das gesamte System ist auf 25°C temperiert und die Düsenöffnung von R₁ und R₂ betragen 300 µm.
Der mittels dynamischer Lichtstreuung bestimmte mittlere Durchmesser der erhaltenen Partikel beträgt 247 nm.
Beispiel 3: Oxidation einer Eisen (II)- zu einer Eisen(III)-Lösung
Eine saure wässrige Eisen(II)-sulfat-Lösung mit einem Salzsäure-Gehalt von 30 % wird durch beide Zugänge R₁ und R₂ gefördert. Als Reaktivgas wird Sauerstoff mit einem Partialdruck von ≥ 10 bar eingesetzt. Zur Erreichung dieses Sauerstoffpartialdruckes wird Druckluft mit einem Druck von 40 bar durch Zugang R_G gefördert, wobei die Gasflussrate durch Verwendung einer Kapillare am Produktausgang eingestellt wird. Die Prozesstemperatur wird zwischen 55 und 115 °C eingestellt.
Beispiel 4: Herstellung einer Bariumsulfatdispersion
Ein Verfahren zum Herstellen einer niedrigviskosen wässrigen Bariumsulfatdispersion bei Raumtemperatur weist die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen einer Bariumsalzlösung (Halogenid, Nitrat oder Carboxylat).
b) Bereitstellen einer Alkalisulfatlösung.
c) Bereitstellen wenigstens eines Kammpolymers mit einer spezifischen Ladung von -10 C/g bis -500 C/g bei pH 8.
d) Mischen der Bariumssalzlösung aus Schritt a) mit dem Kammpolymer aus Schritt c) in einer Menge von vorzugsweise 0,5 bis 20 %, vorzugsweise von 1 bis 10 % und höchst vorzugsweise von 3 bis 8 % relativ zu dem festen Produkt.
e) Fällen von Bariumsulfat durch Mischen von Flüssigkeitsströmen der Schritte b) und d) im Durchfluß durch einen Mikroreaktor (vorzugsweise Mikrojetreaktor), wobei das Produkt durch einen Trägergasstrom ausgetragen wird.

Im Durchfluß durch einen Mikroreaktor, in dem das Produkt durch einen Trägergasstrom (Stickstofffluß: 1.000 cm³/min) ausgetragen wird, reagieren eine Natriumsulfatlösung und eine Bariumchloridlösung in Form von gerührten wässrigen Lösungen in einem Molverhältnis von 1,0 : 1,05 miteinander. Die Bariumchloridlösung hat eine Dichte von 1,043 g/ml und enthält 3 % Melpers 2454 bezogen auf die theoretische Ausbeute an Bariumsulfat. Die erhaltene weiße Dispersion kann durch Ultrafiltration gereinigt werden, bis eine elektrische Leitfähigkeit von 1.000 µS/cm erreicht wird und ist eine niedrigviskose wässrige Bariumsulfatdispersion, die durch Ultrafiltration auf bis zu 50 % aufkonzentriert werden kann.
Beispiel 5: Herstellung einer Calciumhydroxiddispersion
Ein Verfahren zum Herstellen einer niedrigviskosen wässrigen Calciumhydroxiddispersion bei Raumtemperatur weist die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen einer Calciumsalzlösung (Halogenid, Nitrat oder Carboxylat).
b) Bereitstellen einer Alkalihydroxidlösung.
c) Bereitstellen wenigstens eines Kammpolymers mit einer spezifischen Ladung von -10 C/g bis -500 C/g bei pH 8.
d) Mischen der Calciumssalzlösung aus Schritt a) mit dem Kammpolymer aus Schritt c) in einer Menge von vorzugsweise 0,5 bis 20 %, vorzugsweise von 1 bis 10 % und höchst vorzugsweise von 3 bis 8 % relativ zu dem festen Produkt.
e) Fällen von Calciumhydroxid durch Mischen von Flüssigkeitsströmen der Schritte b) und d) im Durchfluß durch einen Mikroreaktor (vorzugsweise Mikrojetreaktor), wobei das Produkt durch einen Trägergasstrom ausgetragen wird.

Im Durchfluß durch einen Mikroreaktor, in dem das Produkt durch einen Trägergasstrom (Stickstofffluß: 1.000 cm³/min) ausgetragen wird, reagieren eine Natriumhydroxidlösung und eine Calciumchloridlösung in Form von gerührten wässrigen Lösungen in einem Molverhältnis von 1,0 : 1,1 miteinander. Die Calciumchloridlösung hat eine Dichte von 1,043 g/ml und enthält 3 % Melpers 4350 bezogen auf die theoretische Ausbeute an Calciumsulfat. Die erhaltene weiße Dispersion kann durch Ultrafiltration gereinigt werden, bis eine elektrische Leitfähigkeit von 1.000 µS/cm erreicht wird und ist eine niedrigviskose wässrige Calciumhydroxiddispersion, die durch Ultrafiltration auf bis zu 50 % aufkonzentriert werden kann.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Reaktionsprodukten durch kontrollierte Fällung, Co-Fällung und/oder Selbstorganisationsprozesse in einem Mikrojetreaktor, wobei jeweils ein aus einer ersten Düse austretender Strahl eines ersten Edukts und ein aus einer zweiten Düse austretender Strahl eines zweiten Edukts mit definierten Drücken und Flußraten im Reaktorraum des Mikrojetreaktors an einem Kollisionspunkt aufeinandertreffen, wobei der Mikrojetreaktor mindestens einen Gaseintritt zum Begasen des Reaktorraumes und einen Produktaustritt zum Austragen der Produkte in einem Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines Stabilisators eines der Edukte, bei dem es sich um ein Kation oder um ein Anion handelt, im Überschuß zu dem Kollisionspunkt geführt wird, wobei der Überschuß das 1,05 bis 2,0-fache, bevorzugt das 1,05 bis 1,4-fache und besonders bevorzugt das 1,1 bis 1,3-fache der Menge des jeweiligen Edukts beträgt, die dem stöchiometrischen Verhältnis des Endproduktes entspricht, sodaß die resultierenden gefällten Partikel durch den Einbau dieses Überschusses eine elektrostatisch aktive Partialladung zeigen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düse einen anderen Düsendurchmesser aufweist als die zweite Düse.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des ersten Eduktes sich von der Konzentration des zweiten Eduktes unterscheidet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußrate des ersten Eduktes sich von der Flußrate des zweiten Eduktes unterscheidet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Edukte in den Reaktorraum eingeführt werden, wobei eines der Edukte in Form eines Reaktivgases über den mindestens einen Gaseintritt in den Reaktorraum eingeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktivgas bzw. die Reaktivgase über mindestens einen Mehrfachgaseintritt und/oder einen oder mehrere voneinander getrennte Gaseintritte in den Reaktorraum eingeführt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktivgas über Düsen in den Reaktorraum eingeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktivgas ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kohlendioxid, Ammoniak, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Selenwasserstoff, Phosphan, Arsanen, Silan, Fluor, Chlor, Chlorwasserstoff, Cyanwasserstoff, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid.