RU2540589C1 - Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material - Google Patents

Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material Download PDF

Info

Publication number
RU2540589C1
RU2540589C1 RU2013144701/05A RU2013144701A RU2540589C1 RU 2540589 C1 RU2540589 C1 RU 2540589C1 RU 2013144701/05 A RU2013144701/05 A RU 2013144701/05A RU 2013144701 A RU2013144701 A RU 2013144701A RU 2540589 C1 RU2540589 C1 RU 2540589C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibrous material
block
unit
photolysis
silver nitrate
Prior art date
Application number
RU2013144701/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Георгиевич Волокитин
Татьяна Дмитриевна Малиновская
Евгений Васильевич Тимонов
Анатолий Сергеевич Рухов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ)
Priority to RU2013144701/05A priority Critical patent/RU2540589C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540589C1 publication Critical patent/RU2540589C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: composition of automatised line includes sequentially placed block of impregnation of polymeric fibrous material with solution of silver nitrate, block of UV-photolysis of silver nitrate until silver nanoparticles are reduced, block of SHF for fastening silver nanoparticles on the surface of polymer fibrous material and two containers-accumulators of polymer fibrous material. Movement of polymer fibrous material is carried out by tape drive mechanism. Tape drive mechanisms consist of pinch rollers, placed on input and output of all blocks, and guide rollers, placed inside each block. Containers-accumulators are intended for synchronisation of speed of polymeric fibrous material movement through blocks. Inside UV-photolysis placed are rows of mercury-quartz lamps, which round saturated with solution of silver nitrate polymer fibrous material from two sides by guide rollers of tape drive mechanism. To remove moisture and formed ozone block of UV-photolysis is equipped with exhaust blower with air conduct Magnetrons in block SHF are placed parallel to the line of polymer fibrous material travel and are installed with possibility of ensuring alternation in half-wave maximums and minimums of electromagnetic fields On input and output of SHF block quarter-wave absorbing traps are placed Work of automated technological line is realised from block of automatic control.
EFFECT: invention makes it possible to ensure coordination in work of all blocks, continuity of process of obtaining filtered material and ensures equal distribution of silver nanoparticles on the surface of polymer fibrous material.
2 dwg

Description

Изобретение относится к технологическому оборудованию по производству фильтровальных антибактериальных материалов, а более конкретно - к производству модифицированного наночастицами серебра полимерного волокнистого материала, обладающего антибиотической активностью, который может найти применение в фильтрах для очистки и дезинфекции любых жидких сред, преимущественно воды.The invention relates to technological equipment for the production of filter antibacterial materials, and more specifically to the production of silver nanoparticles modified polymer fiber material with antibiotic activity, which can be used in filters for cleaning and disinfection of any liquid medium, mainly water.

Из уровня техники известна система модифицирования объектов наночастицами по патенту RU 2212268, МПК B01D 39/08, B82B 1/00, B29C 71/04, опубл. 20.09.2003. Система предназначена для получения фильтровальных элементов путем модифицирования различных материалов наночастицами металла и содержит реактор с раствором модифицирующего вещества, в который помещены модифицируемые объекты. Система снабжена источником ионизирующего гамма-излучения, расположенным на одном уровне с указанным реактором и размещенным вместе с ним в помещении с биологической противорадиационной защитой, образуя, таким образом, блок модифицирования. Кроме того, она дополнительно снабжена баллоном с инертным газом, блоком промывки реактора растворителями, емкостью с перемешивающим устройством для смешивания раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе с водным раствором солей металлов, связанными соответствующими магистралями, снабженными кранами, с верхней частью указанного реактора. Блок промывки реактора растворителями образован расположенными выше реактора емкостями с жидкими углеводородами, водно-спиртовой смесью и дистиллированной водой, снабженными в нижних частях сливными патрубками с кранами, сообщенными с магистралью, связанной с верхней частью реактора. В нижней части реактора расположен выходной патрубок, связанный посредством магистрали, снабженной подкачивающим насосом, через поглотитель оставшихся в растворе металлических наночастиц с блоком регенерации растворителей. Блок регенерации растворителей состоит из ректификационных колонок, предназначенных для регенерации углеводородов, водно-спиртовой смеси, перегонки и очистки воды. Выходные штуцеры ректификационных колонок связаны посредством магистрали, снабженной кранами и подкачивающим насосом, с впускными штуцерами емкостей блока промывки реактора.The prior art system for modifying objects with nanoparticles according to patent RU 2212268, IPC B01D 39/08, B82B 1/00, B29C 71/04, publ. 09/20/2003. The system is designed to obtain filter elements by modifying various materials with metal nanoparticles and contains a reactor with a solution of a modifying substance in which the objects to be modified are placed. The system is equipped with a source of ionizing gamma radiation located at the same level with the specified reactor and placed with it in a room with biological radiation protection, thus forming a modification unit. In addition, it is additionally equipped with an inert gas cylinder, a solvent flushing unit, a tank with a mixing device for mixing a solution of a surfactant in a non-polar solvent with an aqueous solution of metal salts, connected by corresponding highways equipped with taps, with the upper part of the specified reactor. The solvent washing unit of the reactor is formed by tanks located above the reactor with liquid hydrocarbons, a water-alcohol mixture and distilled water, equipped in the lower parts with drain pipes with taps connected to the line connected with the upper part of the reactor. At the bottom of the reactor there is an outlet pipe connected through a line equipped with a booster pump through an absorber of metal nanoparticles remaining in the solution to the solvent regeneration unit. The solvent recovery unit consists of distillation columns designed for hydrocarbon recovery, water-alcohol mixture, distillation and water purification. The outlet fittings of the distillation columns are connected via a line equipped with taps and a booster pump to the inlet fittings of the capacities of the reactor washing unit.

Система по патенту RU 2212268 за счет повторного использования растворителей и промывочных средств и возможности повторной адсорбции наночастиц из свежей порции модифицирующего раствора обладает повышенной эффективностью и экономичностью.The system according to patent RU 2212268 due to the reuse of solvents and flushing agents and the possibility of re-adsorption of nanoparticles from a fresh portion of the modifying solution has increased efficiency and economy.

Недостатком этой системы является сложность технологического процесса и используемого оборудования, а также повышенная опасность работы (источник ионизирующего гамма-излучения, баллонное хозяйство, органические растворители). Кроме того, использование такой системы не позволяет модифицировать поверхность полимерных материалов, так как модифицируемые в ней объекты обрабатываются органическими растворителями.The disadvantage of this system is the complexity of the process and the equipment used, as well as the increased danger of work (source of ionizing gamma radiation, balloon economy, organic solvents). In addition, the use of such a system does not allow to modify the surface of polymeric materials, since the objects modified in it are processed with organic solvents.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является система модифицирования полимерных волокнистых материалов (ПВМ) для реализации способа по патенту на изобретение №2408411, МПК B01D 39/16, B82B 3/00, опубл. 10.01.2011, предназначенная для получения фильтрующего материала путем модифицирования наночастицами серебра ПВМ, полученных методом аэродинамического диспергирования расплава полимера из ряда полипропилена, поликарбоната или полиэтилентерефталата. Система по прототипу содержит емкость для водного раствора азотнокислого серебра (блок пропитки), блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра, включающий решетку для заготовки из полимерного материала, извлеченной из раствора азотнокислого серебра, и ртутно-кварцевую лампу, СВЧ-печь для закрепления наночастиц серебра на ПВМ и сушильный шкаф. В отличие от рассмотренной выше системы по патенту RU 2212268, эта система более экономична и экологически безопасна и позволяет создавать ПВМ с пониженным содержанием серебра при сохранении хороших антибактериальных свойств. Ее недостатком является большая доля ручного труда при модифицировании ПВМ и, следовательно, высокая трудоемкость при изготовлении его большого (по объему и площади) количества. Такая система не обеспечивает согласованность операций производства фильтрующих материалов из ПВМ. Наличие решетки и одной лампы не обеспечивает равномерного двухстороннего восстановления наночастиц серебра на поверхности ПВМ, что сказывается па качестве получаемого фильтровального материала.The closest adopted for the prototype is a system for modifying polymer fibrous materials (FDA) for implementing the method according to the invention patent No. 2408411, IPC B01D 39/16, B82B 3/00, publ. 01/10/2011, designed to obtain filter material by modifying silver PVM nanoparticles obtained by aerodynamic dispersion of a polymer melt from a number of polypropylene, polycarbonate or polyethylene terephthalate. The prototype system comprises a container for an aqueous solution of silver nitrate (impregnation unit), a UV photolysis unit of silver nitrate to recover silver nanoparticles, including a grate for a workpiece made of a polymeric material extracted from silver nitrate solution, and a mercury-quartz lamp, a microwave oven for fixing silver nanoparticles on FDA and drying cabinet. In contrast to the system discussed above in patent RU 2212268, this system is more economical and environmentally friendly and allows you to create FDA with a low silver content while maintaining good antibacterial properties. Its disadvantage is the large proportion of manual labor when modifying the FDA and, therefore, the high complexity in the manufacture of its large (in volume and area) quantity. Such a system does not ensure the coordination of operations for the production of filter materials from FDA. The presence of a grating and one lamp does not provide uniform two-sided reduction of silver nanoparticles on the surface of the PVM, which affects the quality of the resulting filter material.

Задачей настоящего изобретения является создание безопасной для обслуживающего персонала, эффективной и простой в эксплуатации автоматизированной технологической линии по производству поверхностно-модифицированного наночастицами серебра фильтрующего ПВМ.The objective of the present invention is to provide a safe, efficient and easy-to-use automated production line for the production of surface-modified silver nanoparticles filter PVM.

Технический результат при решении задачи заключается в обеспечении непрерывности процесса получения фильтровального материала, в согласованности работы всех блоков, регулировании скорости перемещения ПВМ и равномерности распределения наночастиц по поверхности ПВМ. Это обеспечивает в конечном счете качество получаемого фильтровального антибактериального материала и его массовый выпуск для использования в фильтрах для очистки, например воды, от биологических загрязнителей.The technical result in solving the problem is to ensure the continuity of the process of obtaining filter material, the consistency of the operation of all blocks, regulation of the speed of movement of the FDA and the uniform distribution of nanoparticles on the surface of the FDA. This ultimately ensures the quality of the resulting filter antibacterial material and its mass release for use in filters for cleaning, for example water, of biological pollutants.

Поставленная задача и технический результат достигаются следующим образом.The task and the technical result are achieved as follows.

Как и прототип, автоматизированная линия для поверхностной модификации наночастицами серебра ПВМ содержит систему блоков, включающую блок пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра, блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра и блок СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности ПВМ.Like the prototype, an automated line for surface modification of PVM silver nanoparticles contains a block system including a PVM impregnation unit with silver nitrate solution, silver nitrate UV photolysis unit to restore silver nanoparticles, and a microwave unit for fixing silver nanoparticles on the PVM surface.

В отличие от прототипа, автоматизированная линия дополнительно содержит лентопротяжный механизм для перемещения полимерного волокнистого материала через последовательно установленные блоки. Блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра выполнен в виде герметичного корпуса, внутри которого установлены ряды ртутно-кварцевых ламп, и снабжен вытяжным вентилятором с воздуховодом. Лентопротяжный механизм состоит из прижимных валиков, установленных на входе и выходе всех блоков автоматизированной линии, и направляющих валиков, расположенных внутри каждого блока. Внутри блока пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра и блока УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра направляющие валики, например парами, расположены в шахматном порядке и с возможностью огибания ПВМ рядов ртутно-кварцевых ламп блока УФ-фотолиза. Внутри блока СВЧ магнетроны расположены параллельно линии перемещения ПВМ и с возможностью обеспечения чередования максимумов и минимумов электромагнитного поля с периодичностью полуволны. Отличием от прототипа является также то, что заявляемая автоматизированная линия дополнительно содержит два герметичных контейнера-накопителя ПВМ, внутри которых сверху вниз в шахматном порядке установлены направляющие валики лентопротяжного механизма. Один контейнер-накопитель расположен между блоком пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра и блоком УФ-фотолиза, а другой - между блоком УФ-фотолиза и блоком СВЧ. Кроме того, автоматизированная линия дополнительно содержит блок автоматического управления, с которым посредством регулируемых электроприводов соединены одни из прижимных валиков каждого блока, источник питания магнетронов блока СВЧ, вытяжной вентилятор и ртутно-кварцевые лампы. На входе и выходе блока СВЧ установлены четвертьволновые поглощающие излучение ловушки.Unlike the prototype, the automated line additionally contains a tape drive for moving polymer fibrous material through sequentially installed blocks. The UV photolysis unit of silver nitrate before the recovery of silver nanoparticles is made in the form of a sealed enclosure, inside which there are rows of mercury-quartz lamps, and is equipped with an exhaust fan with an air duct. The tape drive mechanism consists of pinch rollers installed at the inlet and outlet of all blocks of the automated line, and guide rollers located inside each block. Inside the PVM impregnation unit with silver nitrate solution and the silver nitrate UV photolysis unit until silver nanoparticles are restored, the guide rollers, for example in pairs, are staggered and can envelope the PVM rows of mercury-quartz lamps of the UV photolysis unit. Inside the microwave unit magnetrons are located parallel to the FDA line of movement and with the possibility of alternating maxima and minima of the electromagnetic field with a half-wave frequency. The difference from the prototype is also that the inventive automated line additionally contains two airtight FDA storage containers, inside of which top-down guide rollers of the tape drive are staggered. One storage container is located between the PVM impregnation unit with silver nitrate solution and the UV photolysis unit, and the other between the UV photolysis unit and the microwave unit. In addition, the automated line additionally contains an automatic control unit, to which one of the pressure rollers of each unit, a magnetron power source of the microwave unit, an exhaust fan, and mercury-quartz lamps are connected via adjustable electric drives. At the input and output of the microwave unit, quarter-wave radiation absorbing traps are installed.

Таким образом, последовательно установленные и связанные между собой контейнерами-накопителями основные блоки позволяют через блок автоматического управления регулировать скорость перемещения ПВМ и обеспечивать согласованный и непрерывный процесс получения фильтровального материала с равномерным распределением наночастиц по его поверхности. Расположение ртутно-кварцевых ламп рядами в блоке УФ-фотолиза и огибание их с двух сторон ПВМ обеспечивают равномерное распределение наночастиц на его поверхности, а расположение магнетронов блока СВЧ на расстоянии в полволны - равномерное закрепление наночастиц на поверхности ПВМ. Все это, в конечном итоге, повышает качество фильтровального материала в сравнении с прототипом.Thus, the main blocks installed in series and interconnected by storage containers allow the FDA to move through the automatic control unit and provide a consistent and continuous process for obtaining filter material with a uniform distribution of nanoparticles on its surface. The arrangement of mercury-quartz lamps in rows in the UV photolysis unit and their bending from two sides of the FDA ensure uniform distribution of nanoparticles on its surface, and the arrangement of magnetrons of the microwave unit at a half-wave distance ensures uniform fixing of nanoparticles on the FDA surface. All this, ultimately, improves the quality of the filter material in comparison with the prototype.

Заявителю не известна такая автоматизированная линия для поверхностной модификации наночастицами серебра ПВМ, которая наряду с содержанием блока пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра, блока УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления серебра в виде наночастиц и блока СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности ПВМ дополнительно содержит блок управления, соединенный с лентопротяжным механизмом через регулируемый электропривод, контейнеры-накопители с направляющими валиками, расположенные между блоками пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра и УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления серебра в виде наночастиц и между блоком УФ-фотолиза и блоком СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности ПВМ. Неизвестно также из уровня техники устройств для модификации наночастицами серебра ПВМ, в которых для закрепления наночастиц на поверхности ПВМ магнетроны были бы расположены на расстоянии полуволны. Такое расположение магнетронов обеспечивает равномерность электромагнитного поля, которое, в свою очередь, обеспечивает и равномерное закрепление наночастиц на поверхности ПВМ и повышает качество получаемого фильтрующего материала в сравнении с прототипом.The applicant is not aware of such an automated line for surface modification of PVM silver nanoparticles, which, in addition to containing a PVM impregnation unit with silver nitrate solution, silver nitrate UV photolysis unit to restore silver in the form of nanoparticles, and a microwave unit for fixing silver nanoparticles on the PVM surface additionally contains a control unit connected to the tape drive through an adjustable electric drive, storage containers with guide rollers located between the blocks bev- erages PVM silver nitrate solution and a UV photolysis of silver nitrate to reduction of silver nanoparticle and between the block UV photolysis and microwave unit for fixing the silver nanoparticles on PVM surface. Also unknown from the prior art are devices for modifying silver nanoparticles with PVM, in which magnetrons would be located at half wavelengths to fix nanoparticles on the surface of PVM. This arrangement of magnetrons ensures uniformity of the electromagnetic field, which, in turn, ensures uniform fixation of nanoparticles on the surface of the FDA and improves the quality of the resulting filter material in comparison with the prototype.

Таким образом, заявленное решение отвечает критерию «изобретательский уровень».Thus, the claimed solution meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 схематично изображена автоматизированная технологическая линия для поверхностной модификации наночастицами серебра ПВМ. На фиг.2 представлен протокол бактериологических испытаний ПВМ, поверхность которого модифицирована наночастицами серебра на заявляемой автоматизированной технологической линии.Figure 1 schematically shows an automated production line for surface modification of PVM silver nanoparticles. Figure 2 presents the protocol of bacteriological tests of FDA, the surface of which is modified with silver nanoparticles on the inventive automated production line.

Автоматизированная технологическая линия включает последовательно установленные блоки: блок пропитки ПВМ раствором азотнокислого серебра 1, блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления серебра в виде наночастиц 2, блок СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности ПВМ 3; контейнеры-накопители 4, 5; блок автоматического управления 6 и лентопротяжный механизм, состоящий из прижимных и направляющих валиков.The automated production line includes sequentially installed blocks: a PVM impregnation unit for silver nitrate 1, a UV photolysis unit for silver nitrate to restore silver in the form of nanoparticles 2, a microwave unit for fixing silver nanoparticles on the surface of PVM 3; storage containers 4, 5; automatic control unit 6 and a tape drive mechanism consisting of pressure and guide rollers.

Блок 1 представляет собой резервуар из нержавеющей стали 7, в который вмонтированы валики лентопротяжного механизма, приводимого в действие регулируемым электроприводом 8 с панели блока автоматического управления технологической линией 6. Лентопротяжный механизм содержит прижимные входные 9, прижимные выходные 10 и направляющие 11 валики. Требуемая скорость движения ПВМ в блоке задается регулируемым электроприводом 8.Block 1 is a stainless steel tank 7, in which are mounted the rollers of a tape drive driven by an adjustable electric drive 8 from a panel of an automatic control unit of the production line 6. The tape drive contains a pinch input 9, pinch output 10 and guide rollers 11. The required speed of the FDA in the block is set by an adjustable electric drive 8.

Блок 2 представляет собой герметичный металлический контейнер 12 с размещенными в нем ртутно-кварцевыми лампами 13, например, марки ДРТ 1000, а также лентопротяжным механизмом, который приводится в действие регулируемым электроприводом 14 и включается с панели блока автоматического управления технологической линией 6. Лентопротяжный механизм в блоке 2 включает прижимные входные 15, прижимные выходные 16 и направляющие 17 валики, расположенные парами, которые установлены в шахматном порядке. Ртутно-кварцевые лампы 13 установлены рядами, а направляющие валики 17 расположены таким образом, что ПВМ огибает ряды ртутно-кварцевых ламп 17 с обеих сторон для равномерного восстановления наночастиц серебра с двух сторон ПВМ. Требуемая скорость движения ПВМ задается регулируемым электроприводом 14. На верхней панели блока 2 расположен мощный вытяжной вентилятор 18, который удаляет из рабочего объема блока 2 влагу и образующийся при работе ртутно-кварцевых ламп озон. Озон по воздуховоду направляется в канализацию, где, вступая в контакт с канализационными стоками, дезинфицирует их и нейтрализуется. Ввиду того, что озон тяжелее воздуха, попадание его в атмосферу исключено.Block 2 is a sealed metal container 12 with mercury-quartz lamps 13, for example, of the DRT 1000 brand, and a tape drive mechanism, which is driven by an adjustable electric drive 14 and is turned on from the panel of the automatic control unit for production line 6. block 2 includes clamping inlet 15, clamping output 16 and guide rollers 17 located in pairs that are staggered. Mercury-quartz lamps 13 are mounted in rows, and the guide rollers 17 are arranged so that the FDA envelopes the rows of mercury-quartz lamps 17 on both sides to uniformly restore silver nanoparticles on both sides of the FDA. The required FDA speed is set by an adjustable electric drive 14. A powerful exhaust fan 18 is located on the top panel of unit 2, which removes moisture and ozone generated during operation of mercury-quartz lamps. Ozone is sent to the sewer through the duct, where it comes into contact with sewage, disinfects them and neutralizes them. Due to the fact that ozone is heavier than air, its ingress into the atmosphere is excluded.

Блок 3 представляет собой металлический шкаф 19 с щелевыми входом и выходом, оборудованными четвертьволновыми ловушками, предотвращающими выход СВЧ-излучения за пределы рабочей камеры блока 3. Размер щелей определяется шириной ПВМ. Шкаф 19 оснащен лентопротяжным механизмом, содержащим прижимные входные 20, прижимные выходные 21 и направляющие 22 валики, и камерой, в которой размещены четыре магнетрона 23, 24, 25 и 26. Лентопротяжный механизм в блоке 3 приводится в движение через задающий скорость регулируемый электропривод 27, который включается с панели управления блока автоматики 6. Совместная работа синхронизируется наличием контейнеров-накопителей 4 и 5 с направляющими валиками 28, 29, расположенными сверху вниз в шахматном порядке и выходными валиками 30, 31. В контейнерах 4 и 5 находится заданный блоком автоматического управления 6 избыток ПВМ, что позволяет объединить лентопротяжные механизмы трех блоков 1, 2, 3, работающих с разными скоростями, в единую технологическую линию. Такая линия по модификации ПВМ может работать как в прерывистом режиме, когда ПВМ отмеренных размеров упакован в контейнеры и подается на вход технологической линии «порциями», так и в непрерывном, когда ПВМ подается на вход технологической линии непосредственно с транспортера агрегата аэродинамического диспергирования расплава полимера. Позицией 32 на чертеже обозначена лента ПВМ.Block 3 is a metal cabinet 19 with slotted inlet and outlet equipped with quarter-wave traps that prevent microwave radiation from leaving the working chamber of block 3. The size of the slots is determined by the width of the FDA. The cabinet 19 is equipped with a tape drive mechanism containing pressure input 20, pressure output 21 and guide rollers 22, and a camera in which four magnetrons 23, 24, 25 and 26 are placed. The tape drive mechanism in block 3 is driven through a speed-adjustable adjustable drive 27, which is switched on from the control panel of the automation unit 6. Collaboration is synchronized by the presence of storage containers 4 and 5 with guide rollers 28, 29 located staggered from top to bottom and output rollers 30, 31. In containers 4 and 5 there is an excess of FDA specified by the automatic control unit 6, which allows you to combine the tape drive mechanisms of the three blocks 1, 2, 3, operating at different speeds, into a single production line. Such a FDA modification line can operate both in intermittent mode, when measured FDA is packed in containers and fed “in batches” to the input of the production line, and in a continuous one when the FDA is fed directly to the input of the production line from the conveyor of the aerodynamic dispersion unit of the polymer melt. 32 in the drawing indicates the FDA tape.

Технологическая линия по модификации ПВМ наночастицами серебра работает следующим образом. ПВМ размещается в блоках и контейнерах-накопителях таким образом, что огибает сразу все валики. Затем в резервуар из нержавеющей стали 7 блока 1 заливается водный раствор азотнокислого серебра. На панели блока автоматического управления технологической линии 6 включаются регулируемые электроприводы 8, 14, 27 лентопротяжных механизмов и подается напряжение на электрооборудование всех блоков технологической линии по заранее заданной программе. После этого ПВМ начинает с заданной регулируемыми электроприводами 8, 14, 27 скоростью двигаться по направляющим валикам 11 в объеме резервуара 7 с раствором азотнокислого серебра. Скорость движения ПВМ устанавливается в зависимости от выбранного ПВМ и определяется условием полной его пропитки раствором. На выходе из резервуара 7 с раствором азотнокислого серебра ПВМ проходит через прижимные ролики 10, где происходит отжим избыточного количества раствора азотнокислого серебра обратно в резервуар блока пропитки 1. После этого ПВМ, пропитанный раствором азотнокислого серебра, по направляющим валикам 28 поступает в первый промежуточный контейнер-накопитель 4, который выполняет функцию синхронизатора лентопротяжных механизмов блока пропитки 1 и следующего за ним блока УФ-фотолиза 2. Через выходные валики 30 промежуточного контейнера-накопителя 4 и входные прижимные валики 15 ПВМ, обработанный раствором азотнокислого серебра, поступает в блок УФ-фотолиза 2, где, проходя по системе направляющих валиков 17 лентопротяжного механизма, облучается ртутно-кварцевыми лампами 13, в результате находящееся на поверхности волокон азотнокислое серебро разлагается до наночастиц металлического серебра. Скорость движения ленты в рабочей камере блока 2 определяется временем, необходимым для полного восстановления наночастиц серебра. Через выходные валики 16 блока 2 ПВМ, с восстановленными на поверхности волокон наночастицами серебра, поступает во второй контейнер-накопитель 5, который предназначен для синхронизации работы лентопротяжных механизмов блока 2 и блока СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности ПВМ 3, откуда через щелевой вход и входные валики 20 поступает в блок 3. В блоке 3 ПВМ со скоростью, определяемой временем полного закрепления наночастиц серебра на ПВМ, проходит через зону излучения четырех магнетронов 23, 24, 25, 26, где происходят его сушка и закрепление на поверхности волокон наночастиц серебра. При этом конфигурация электромагнитного поля в металлической полости, создаваемая магнетронами блока СВЧ 3, характеризуется наличием чередующихся максимумов и минимумов с периодичностью в полволны для равномерного нагрева всей обрабатываемой площади влажного ПВМ. Влажные полипропиленовые волокна прогреваются до температуры размягчения выбранного ПВМ и разогретые наночастицы восстановленного серебра «впаиваются» в поверхность полимерных волокон. После выхода из блока 3 через выходные прижимные валики 21 и щелевой выход сухой ПВМ с закрепленными на поверхности наночастицами серебра укладывается в приемный контейнер-накопитель (на чертеже не показан) и, по его заполнению, транспортируется на склад готовой продукции. В качестве ПВМ могут быть использованы полипропиленовые волокнистые материалы (ППВМ), полиэтилентерефталатные (лавсановые) волокнистые материалы, полиамидные волокнистые материалы и другие подобные материалы.The technological line for the modification of PVM with silver nanoparticles works as follows. FDA is placed in blocks and storage containers in such a way that it envelops all the rollers at once. Then, an aqueous solution of silver nitrate is poured into the stainless steel tank 7 of block 1. On the panel of the automatic control unit of the technological line 6, adjustable electric drives 8, 14, 27 of tape drives are switched on and voltage is supplied to the electrical equipment of all the blocks of the technological line according to a predetermined program. After that, the FDA starts at a predetermined adjustable electric drive 8, 14, 27 to move along the guide rollers 11 in the volume of the tank 7 with a solution of silver nitrate. The speed of the FDA is set depending on the selected FDA and is determined by the condition of its complete impregnation with a solution. At the outlet of the tank 7 with the silver nitrate solution, the FDA passes through the pinch rollers 10, where the excess amount of the silver nitrate solution is squeezed back into the reservoir of the impregnation unit 1. After this, the FDA impregnated with the silver nitrate solution passes through the guide rollers 28 to the first intermediate container drive 4, which acts as a synchronizer of the tape drive mechanisms of the impregnation unit 1 and the subsequent UV photolysis unit 2. Through the output rollers 30 of the intermediate container, accumulate I 4 and the input pressure rollers 15 of the FDA, treated with a solution of silver nitrate, enters the UV photolysis unit 2, where, passing through the system of guide rollers 17 of the tape drive, it is irradiated with mercury-quartz lamps 13, as a result, silver nitrate located on the surface of the fibers decomposes to silver metal nanoparticles. The speed of the tape in the working chamber of block 2 is determined by the time necessary for the complete recovery of silver nanoparticles. Through the output rollers 16 of the FDA unit 2, with silver nanoparticles restored on the surface of the fibers, it enters the second storage container 5, which is designed to synchronize the operation of the tape drive mechanisms of the unit 2 and the microwave unit for fixing silver nanoparticles on the surface of the FDA 3, from where through the slot entrance input rollers 20 enters block 3. In block 3, the FDA passes through the radiation zone of four magnetrons 23, 24, 25, 26, where it is dried and sealed, at a speed determined by the time that silver nanoparticles are completely fixed to the FDA replication on the surface of the fibers of silver nanoparticles. Moreover, the configuration of the electromagnetic field in the metal cavity created by the magnetrons of the microwave unit 3 is characterized by the presence of alternating maxima and minima at half-wave intervals for uniform heating of the entire treated area of the wet FDA. Wet polypropylene fibers are heated to the softening temperature of the selected PVM and heated nanoparticles of reduced silver are “soldered” to the surface of the polymer fibers. After exiting the block 3 through the output pinch rollers 21 and the slot exit of the dry FDA with silver nanoparticles fixed to the surface, it is placed in a receiving storage container (not shown in the drawing) and, after filling it, is transported to the finished goods warehouse. As FDA, polypropylene fibrous materials (PPVM), polyethylene terephthalate (dacron) fibrous materials, polyamide fibrous materials and other similar materials can be used.

Работа автоматизированной технологической линии для поверхностной модификации наночастицами серебра ПВМ показана на конкретном примере, в котором в качестве ПВМ выбран ППВМ.The work of an automated production line for surface modification of PVM silver nanoparticles is shown by a specific example, in which PPVM is selected as PVM.

ППВМ 32 в виде ленты с длиной 30-50 м, шириной 0,45 м и толщиной 40 мм размещают в блоках 1, 2, 3 и контейнерах- накопителях 4, 5 таким образом, чтобы она огибала сразу все валики. Затем в резервуар из нержавеющей стали 7 блока 1 заливается раствор азотнокислого серебра. С панели управления блока автоматического управления 6 подается напряжение и включаются регулируемые электроприводы 8, 14, 27 лентопротяжного механизма и электрооборудование всех блоков технологической линии (источник питания магнетронов, вытяжной вентилятор, ртутно-кварцевые лампы). Лента ППВМ 32 по направляющим валикам 11 начинает поступать в рабочую камеру блока пропитки с раствором азотнокислого серебра 1. Скорость движения ленты 32 задается регулируемым электроприводом 8. В течение заданного скоростью движения лентопротяжного механизма (в интервале 1-10 м/час) времени лента ППВМ 32 пропитывается раствором азотнокислого серебра, проходя через рабочую камеру блока пропитки 1, а затем через прижимные выходные валики 10 и поступает в промежуточный контейнер-накопитель 4. Из контейнера-накопителя 4, синхронизирующего работу двух разноскоростных направляющих валиков 11, 17 лентопротяжного механизма, лента ППВМ 32, обработанная раствором азотнокислого серебра, через выходные валики промежуточного контейнера-накопителя, поступает на вход блока УФ-фотолиза 2. При этом скорость движения ленты задается регулируемым электроприводом 14. Поступающая в блок УФ-фотолиза 2 лента ППВМ 32, обработанная раствором азотнокислого серебра, начинает двигаться по направляющим валикам 17 лентопротяжного механизма с выбранной скоростью (в интервале 1-10 м/час) между ртутно-кварцевыми лампами 13. Во время прохождения ленты ППВМ между ртутно-кварцевыми лампами азотнокислое серебро на ППВМ под воздействием ультрафиолетового излучения разлагается до восстановления на поверхности волокон наночастиц металлического серебра. На выходе из рабочей камеры блока УФ-фотолиза 2 лента ППВМ с наночастицами металлического серебра поступает во второй промежуточный контейнер-накопитель 5, который синхронизирует работу двух разноскоростных направляющих валиков 17, 22 лентопротяжного механизма блока УФ-фотолиза 2 и блока СВЧ 3. Далее через выходные валики 31 второго промежуточного контейнера-накопителя 5 лента ППВМ 32 с наночастицами серебра на поверхности поступает на щелевой вход блока СВЧ 3, в котором расположены магнетроны, выдающие суммарную мощность 4 кВт с рабочей частотой 2,45 ГГц. Поступив через прижимные входные валики 20 в рабочий объем камеры СВЧ 3, лента ППВМ 32 с наночастицами серебра на поверхности с заданной скоростью (в интервале 1-10 м/час) начинает протягиваться под излучателями магнетронов, в результате влажные полипропиленовые волокна прогреваются до температуры 60-80°C, при которой ППВМ размягчается, и разогретые наночастицы восстановленного серебра «впаиваются» в поверхность полипропиленовых волокон. Избыточная влага при этом испаряется и удаляется вентилятором из рабочей камеры блока СВЧ 3. Затем сухая лента ППВМ 32 с закрепленными на волокнах наночастицами серебра протягивается через выходной щелевой зазор между прижимными валиками 21 блока СВЧ 3 и поступает в приемный контейнер-накопитель.PPVM 32 in the form of a tape with a length of 30-50 m, a width of 0.45 m and a thickness of 40 mm is placed in blocks 1, 2, 3 and storage containers 4, 5 so that it immediately bends around all the rollers. Then, a silver nitrate solution is poured into the stainless steel tank 7 of block 1. From the control panel of the automatic control unit 6, voltage is supplied and adjustable electric drives 8, 14, 27 of the tape drive mechanism and electrical equipment of all units of the processing line are turned on (magnetron power source, exhaust fan, mercury-quartz lamps). PPVM tape 32 along the guide rollers 11 begins to enter the working chamber of the impregnation unit with a solution of silver nitrate 1. The speed of the tape 32 is set by an adjustable electric drive 8. During the time specified by the speed of the tape drive mechanism (in the range of 1-10 m / h), the PPVM tape 32 impregnated with silver nitrate solution, passing through the working chamber of the impregnation unit 1, and then through the pinch output rollers 10 and enters the intermediate storage container 4. From the storage container 4, synchronizing the work of two different-speed guide rollers 11, 17 of the tape drive mechanism, PPVM 32 tape, treated with silver nitrate solution, through the output rollers of the intermediate storage container, is fed to the input of the UV photolysis unit 2. In this case, the speed of the tape is set by an adjustable electric drive 14. Entered into the UV unit photolysis 2 PPVM 32 tape treated with a solution of silver nitrate begins to move along the guide rollers 17 of the tape drive at a selected speed (in the range of 1-10 m / h) between mercury-quartz ampami 13. During the passage of the tape between the FPGA quartz mercury lamps silver nitrate in CPLDs by ultraviolet radiation decomposes before reduction on the metallic silver nanoparticles fibers. At the exit from the working chamber of the UV photolysis unit 2, the PPVM tape with silver metallic nanoparticles enters the second intermediate storage container 5, which synchronizes the operation of two different-speed guide rollers 17, 22 of the tape drive mechanism of the UV photolysis unit 2 and microwave unit 3. Next, through the weekend rollers 31 of the second intermediate storage container 5 PPVM tape 32 with silver nanoparticles on the surface enters the slotted input of the microwave unit 3, in which magnetrons are located, generating a total power of 4 kW with a working part one 2.45 GHz. Having entered through the clamping input rollers 20 into the working volume of the microwave oven 3, the PPVM 32 tape with silver nanoparticles on the surface at a given speed (in the range of 1-10 m / h) begins to stretch under the magnetron emitters, as a result, the wet polypropylene fibers warm up to a temperature of 60- 80 ° C, at which PPVM softens, and heated nanoparticles of reduced silver are “soldered” to the surface of polypropylene fibers. In this case, excess moisture is evaporated and removed by a fan from the working chamber of the microwave unit 3. Then a dry PPVM 32 tape with silver nanoparticles fixed to the fibers is pulled through the exit slit gap between the pressure rollers 21 of the microwave unit 3 and enters the receiving storage container.

Полученный модифицированный ППВМ прошел испытание на антибактериальную активность и показал хорошие результаты, что подтверждается протоколом испытаний (фиг.2).The obtained modified PPVM passed the test for antibacterial activity and showed good results, which is confirmed by the test report (figure 2).

Автоматизированная технологическая линия для поверхностной модификации наночастицами серебра ПВМ может работать как в прерывистом режиме, вышеописанном в примере, когда ПВМ отмеренных размеров упакован в контейнеры и подается на вход автоматизированной технологической линии «порциями», так и в непрерывном, когда ПВМ подается на вход автоматизированной технологической линии непосредственно с транспортера агрегата аэродинамического диспергирования расплава полимера.An automated production line for surface modification with silver nanoparticles FDA can operate in intermittent mode, as described in the example above, when measured FDAs are packed in containers and fed to the input of the automated production line in batches, or continuously when FDA is fed to the input of an automated technological lines directly from the conveyor of the aerodynamic dispersion unit of the polymer melt.

Claims (1)

Автоматизированная технологическая линия для поверхностной модификации наночастицами серебра полимерного волокнистого материала, содержащая систему блоков, включающую блок пропитки полимерного волокнистого материала раствором азотнокислого серебра, блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра и блок СВЧ для закрепления наночастиц серебра на поверхности полимерного волокнистого материала, отличающаяся тем, что автоматизированная технологическая линия дополнительно содержит лентопротяжный механизм для перемещения полимерного волокнистого материала через последовательно установленные блоки, при этом блок УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра выполнен в виде герметичного корпуса, внутри которого установлены ряды ртутно-кварцевых ламп, и снабжен вытяжным вентилятором с воздуховодом, а лентопротяжный механизм состоит из прижимных валиков, установленных на входе и выходе всех блоков автоматизированной технологической линии, и направляющих валиков, расположенных внутри каждого блока, причем внутри блока пропитки полимерного волокнистого материала раствором азотнокислого серебра и блока УФ-фотолиза азотнокислого серебра до восстановления наночастиц серебра направляющие валики, парами, расположены в шахматном порядке и с возможностью огибания с двух сторон рядов ртутно-кварцевых ламп блока УФ-фотолиза, а магнетроны блока СВЧ расположены параллельно линии перемещения полимерного волокнистого материала и с возможностью обеспечения чередования максимумов и минимумов электромагнитного поля с периодичностью полуволны, кроме того, автоматизированная линия дополнительно содержит два герметичных контейнера-накопителя полимерного волокнистого материала, внутри которых направляющие валики лентопротяжного механизма установлены сверху вниз в шахматном порядке, при этом один контейнер-накопитель расположен между емкостью с водным раствором азотнокислого серебра и блоком УФ-фотолиза, а другой - между блоком УФ-фотолиза и блоком СВЧ, кроме того, автоматизированная линия дополнительно содержит блок автоматического управления, с которым посредством регулируемых электроприводов соединены одни из прижимных валиков каждого блока и источник питания магнетронов блока СВЧ, вытяжной вентилятор и ртутно-кварцевые лампы, помимо этого, на входе и выходе блока СВЧ установлены четвертьволновые поглощающие ловушки. An automated production line for surface modification by silver nanoparticles of a polymeric fibrous material, comprising a block system including a block for impregnating a polymeric fibrous material with silver nitrate solution, a silver nitrate UV photolysis unit to recover silver nanoparticles, and a microwave unit for fixing silver nanoparticles on the surface of the polymeric fibrous material the fact that the automated production line further comprises a tape drive 3M for moving the polymer fibrous material through sequentially installed blocks, while the UV photolysis block of silver nitrate to restore silver nanoparticles is made in the form of a sealed enclosure, inside which there are rows of mercury-quartz lamps, and is equipped with an exhaust fan with an air duct, and the tape drive consists of pinch rollers installed at the inlet and outlet of all units of the automated production line, and guide rollers located inside each block, and inside three impregnation blocks of polymer fibrous material with silver nitrate solution and silver nitrate UV photolysis unit until silver nanoparticles are restored, the guide rollers are arranged in staggered pairs and can be bent around the rows of mercury-quartz lamps of the UV photolysis unit, and the magnetrons of the microwave unit located parallel to the line of movement of the polymer fibrous material and with the possibility of alternating maxima and minima of the electromagnetic field with a half-wave frequency, except Moreover, the automated line additionally contains two sealed containers of polymer fibrous material, inside of which the guide rollers of the tape drive are staggered from top to bottom, with one container-drive located between the tank with an aqueous solution of silver nitrate and the UV photolysis unit, and the other - between the UV photolysis unit and the microwave unit, in addition, the automated line further comprises an automatic control unit, with which, through adjustable lektroprivodov connected to one of the nip rollers of each block and the source of the microwave magnetron power supply, exhaust fan and a mercury quartz lamp, in addition, the input and output of the microwave unit mounted quarter-absorbing trap.
RU2013144701/05A 2013-10-04 2013-10-04 Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material RU2540589C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144701/05A RU2540589C1 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144701/05A RU2540589C1 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2540589C1 true RU2540589C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53286900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144701/05A RU2540589C1 (en) 2013-10-04 2013-10-04 Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540589C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109224661A (en) * 2018-10-12 2019-01-18 东南大学 A kind of process units and technique of the PPS filter bag of combined pollutant joint remove

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009289C1 (en) * 1992-03-09 1994-03-15 Владимир Семенович Побединский Device for processing textile material
RU2056954C1 (en) * 1993-06-21 1996-03-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма "ОБТЕКС" Device for irradiation of materials, mainly, fabric, with ultraviolet rays
RU29531U1 (en) * 2003-02-27 2003-05-20 Закрытое акционерное общество "Патентные услуги" Polymer Coated Sheet Metal Processing Line
CN101298026A (en) * 2008-01-08 2008-11-05 上海大学 Preparation of antibacterial nano filter membrance
RU2408411C1 (en) * 2009-06-18 2011-01-10 Геннадий Георгиевич Волокитин Filtration material and method of its production

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009289C1 (en) * 1992-03-09 1994-03-15 Владимир Семенович Побединский Device for processing textile material
RU2056954C1 (en) * 1993-06-21 1996-03-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма "ОБТЕКС" Device for irradiation of materials, mainly, fabric, with ultraviolet rays
RU29531U1 (en) * 2003-02-27 2003-05-20 Закрытое акционерное общество "Патентные услуги" Polymer Coated Sheet Metal Processing Line
CN101298026A (en) * 2008-01-08 2008-11-05 上海大学 Preparation of antibacterial nano filter membrance
RU2408411C1 (en) * 2009-06-18 2011-01-10 Геннадий Георгиевич Волокитин Filtration material and method of its production

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109224661A (en) * 2018-10-12 2019-01-18 东南大学 A kind of process units and technique of the PPS filter bag of combined pollutant joint remove

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6618957B2 (en) Method and apparatus for microwave utilization
JP2015505747A (en) System and method for efficient microwave drying of extruded honeycomb structures
DE4339427A1 (en) Continuous treatment of long fabric lengths - uses radiation in an ozone atmosphere to avoid use of washing water which could leave soiling and affect further processing
DE3248730A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUSLY TREATING A FABRIC RAIL WITH THE AID OF A LOW-TEMPERATURE PLASMA
RU2540589C1 (en) Automatised technological line for surface modifying by nanoparticles of silver polymer fibrous material
BR112021026863A2 (en) Systems for processing material and for suppressing microwaves, methods for processing material, for portablely providing processed material on demand and for making a bituminous mixture, product, and material treating apparatus
JP2016500770A5 (en)
WO2015071058A1 (en) Dryer and method for drying flat materials
KR102169827B1 (en) Odor removal apparatus of food waste
RU2319088C1 (en) Method for wood drying and installation for its realization
US3684554A (en) Method for the vapor phase surface sulfonation of plastic webs
RU2542303C1 (en) Automated technological line for surface modification of polymer fibrous material by metal oxide nanoparticles
KR20120015974A (en) The drying method and the same apparatus of sludge
CN103611397B (en) High-energy photon deodorization device
KR100439942B1 (en) Continuous surface-treating apparatus for three-dimensional shape of polymer and continuous surface-treating method thereof
CN205403444U (en) Microwave drying sterilization machine
US20170334091A1 (en) Systems and methods for drying skinned ceramic wares using recycled microwave radiation
DE3418101A1 (en) Process for the treatment of water-containing substances and apparatus for carrying out the process
US3320676A (en) Method and apparatus for humidifying hydrophilic materials
KR20090093358A (en) Sludge drying system
KR100718557B1 (en) Sludge dryness apparatus
RU2291596C1 (en) Device for microwave processing of free-flowing and extensive materials
JPS58120875A (en) Low temperature continuous plasma treating method and apparatus of fabric
KR20150067911A (en) Drying apparatus and method
CN220793743U (en) Tunnel type microwave dryer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161005