UA24393U - Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals - Google Patents

Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals Download PDF

Info

Publication number
UA24393U
UA24393U UAU200702690U UAU200702690U UA24393U UA 24393 U UA24393 U UA 24393U UA U200702690 U UAU200702690 U UA U200702690U UA U200702690 U UAU200702690 U UA U200702690U UA 24393 U UA24393 U UA 24393U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
reactor
nanoparticles
metals
colloidal
metal
Prior art date
Application number
UAU200702690U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Mykola Vasyliovych Kosinov
Volodymyr Heorhiiov Kaplunenko
Original Assignee
Mykola Vasyliovych Kosinov
Volodymyr Heorhiiov Kaplunenko
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 Mykola Vasyliovych Kosinov, Volodymyr Heorhiiov Kaplunenko filed Critical Mykola Vasyliovych Kosinov
Priority to UAU200702690U priority Critical patent/UA24393U/en
Publication of UA24393U publication Critical patent/UA24393U/en

Links

Abstract

A device for preparation of colloidal solutions of the nanoparticles of metals contains a reactor with input and output ducts for circulation of deionized water and with electrodes connected to the pulse generator, a vibration platform with vibrator mounted under the bottom of the reactor. The device additionally contains a container for accumulation of colloidal solution that is connected by conduit to output duct of reactor, immersion pump located in the container for accumulation of colloidal solution and connected by conduit to input duct of the reactor.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

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, коагулянтів, косметичних засобів, лікарських препаратів, харчових і біологічно активних добавок, медичних виробів, матеріалів медичного і косметичного призначення тощо.The utility model belongs to the field of nanotechnology, in particular to devices for obtaining colloidal solutions containing metal colloidal particles, and can be used for the manufacture of catalysts, coagulants, cosmetics, drugs, food and biologically active additives, medical devices, medical and cosmetic materials appointment etc.

Відомий пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з електродами - анодом і катодом, підключеними до джерела струму. В реакторі є два шари - водний і масляний, межа розділу між якими 70 підтримується на постійному рівні. Катод з осадом, що виділився на ньому, періодично переноситься з водного шару розчину в масляний органічний шар, де рихлий порошкоподібний осад металу змивається з електроду і диспергується (З.М. Натансон, Коллоиднье металль), Киев: издательство Академии наук УССР, 1959 г., стр. 19-24; 91-98).A known device for obtaining colloidal solutions of metals, containing a reactor with electrodes - anode and cathode, connected to a current source. The reactor has two layers - water and oil, the interface between which 70 is maintained at a constant level. The cathode with the sediment that has separated on it is periodically transferred from the aqueous layer of the solution to the oily organic layer, where the loose powdery metal sediment is washed off the electrode and dispersed (Z. M. Natanson, Kolloidnye metall), Kyiv: publishing house of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1959 ., pp. 19-24; 91-98).

Недоліком пристрою є низька продуктивність, а також те, що отримані колоїдні розчини містять катіони і аніони продуктів реакції відновлення, для звільнення від яких потрібна додаткова операція, наприклад, діалізу.The disadvantage of the device is low productivity, as well as the fact that the resulting colloidal solutions contain cations and anions of reduction reaction products, which require an additional operation, for example, dialysis, to get rid of them.

Відомий також пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, в якому метали вибрані з другої групи і (або) четвертого періоду Періодичної системи елементів Менделєєва, що містить реактор і електроди, підключені до вузла циклічної зміни полярності електродів. Зміна полярності здійснюється кожні 10с при постійному зниженні напруги з 1,8 до 0,28 (Патент России Мо2238140. Способ получения коллоидньїх растворов металлов. МПК?7 ВО 1 Л 3/00. Опубл. 20.10.2004).A device for obtaining colloidal solutions of metals is also known, in which the metals are selected from the second group and (or) the fourth period of Mendeleev's periodic system of elements, containing a reactor and electrodes connected to a node of cyclic change of electrode polarity. The polarity is changed every 10s with a constant decrease in voltage from 1.8 to 0.28 (Patent of Russia Mo2238140. Method of obtaining colloidal solutions of metals. MPK?7 VO 1 L 3/00. Publ. 10.20.2004).

Недоліком пристрою є низька продуктивність, обумовлена низькою потужністю, електричного струму, що протікає через метал, а також наявність іонів в розчинах, що робить їх токсичними.The disadvantage of the device is the low performance due to the low power of the electric current flowing through the metal, as well as the presence of ions in the solutions, which makes them toxic.

Найбільш близьким до пропонованого є пристрій для отримання колоїдних розчинів металів, що містить реактор з вхідним і вихідним патрубками для прокачування деїіонізованої води і електродами, підключеними до генератора імпульсів, і віброплаформу з вібратором, встановлену під днищем реактора |Патент України на в) корисну модель Мо18215. Пристрій для електроерозійного диспергування металів. МПК В22Е 9/14, опубл. 15.11.2006, бюл. Мо11, 2006 р.The closest to the proposed one is a device for obtaining colloidal solutions of metals, which contains a reactor with inlet and outlet pipes for pumping deionized water and electrodes connected to a pulse generator, and a vibroplate with a vibrator installed under the bottom of the reactor | Patent of Ukraine for c) utility model Mo18215 . Device for electroerosion dispersion of metals. IPC B22E 9/14, publ. 15.11.2006, Bull. May 11, 2006

Недоліком пристрою є неможливість отримання колоїдних розчинів металів в хелатній формі, а також низька концентрація отриманих колоїдних розчинів, обумовлена тим, що частка наночастинокок в порошку, що о утворився, при одноразовому прокачуванні рідини через реактор незначна. ФThe disadvantage of the device is the impossibility of obtaining colloidal solutions of metals in chelated form, as well as the low concentration of the obtained colloidal solutions, due to the fact that the proportion of nanoparticles in the powder formed during a single pumping of liquid through the reactor is insignificant. F

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення концентрації отриманих колоїдних розчинів і отримання колоїдних розчинів металів в хелатній формі. і.The basis of the useful model is the task of increasing the concentration of the obtained colloidal solutions and obtaining colloidal solutions of metals in chelated form. and.

Запропонований, як і відомий пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів містить «Її реактор з вхідним і вихідним патрубками для прокачування деїіонізованої води і з електродами, підключеними до 3о генератора імпульсів, віброплаформу з вібратором, встановлену під днищем реактора, і, відповідно до цієї сч пропозиції, в нього введені місткість для накопичення колоїдного розчину, з'єднану трубопроводом з вихідним патрубком реактора, занурний насос, розміщений в місткості для накопичення колоїдного розчину і з'єднаний трубопроводом з вхідним патрубком реактора. «The proposed, as well as the known, device for obtaining colloidal solutions of metal nanoparticles contains "Its reactor with inlet and outlet pipes for pumping deionized water and with electrodes connected to 3o pulse generator, a vibroplatform with a vibrator installed under the bottom of the reactor, and, according to this proposals, a colloidal solution storage capacity connected by a pipeline to the reactor outlet, a submersible pump placed in a colloidal solution storage capacity and connected by a pipeline to the reactor inlet are introduced into it. "

Введення до складу пристрою місткості для накопичення колоїдного розчину, що з'єднана трубопроводом з З вихідним патрубком реактора, дозволяє виділити тонкодисперсну фракцію, що містить зважені у воді наночастки с металу, шляхом осадження грубодисперсної фракції.The introduction into the composition of the device of a capacity for the accumulation of a colloidal solution, which is connected by a pipeline to the outlet of the reactor, makes it possible to isolate a finely dispersed fraction containing nanoparticles of metal suspended in water, by precipitation of a coarsely dispersed fraction.

Із» Введення до складу пристрою занурного насоса, встановленого в місткості для накопичення колоїдного розчину і з'єднаного трубопроводом з вхідним патрубком реактора, дозволяє багато разів прокачувати колоїдний розчин через реактор, що дає можливість отримувати концентровані колоїдні розчини. Крім того, це дозволяє наелектризувати наночастки в полі електричних розрядів з високим градієнтом потенціалу. Електризація о наночастинокок розчину забезпечує утворення хелатних сполук металевих наночастинок з полярними «» молекулами деїіонізованої води, що додає колоїдному розчину велику сталість і одночасно забезпечує підвищену біодоступність металів в хелатній формі.From" The inclusion of a submersible pump installed in the capacity for the accumulation of colloidal solution and connected by a pipeline to the inlet of the reactor allows the colloidal solution to be pumped through the reactor many times, which makes it possible to obtain concentrated colloidal solutions. In addition, it allows to electrify nanoparticles in the field of electric discharges with a high potential gradient. Electrification of nanoparticles of the solution ensures the formation of chelate compounds of metal nanoparticles with polar "" molecules of deionized water, which adds great stability to the colloidal solution and at the same time ensures increased bioavailability of metals in chelated form.

Мамі На кресленні представлена схема пристрою для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів. (се) 20 Пристрій містить реактор 1 з вхідним 2 і вихідним З патрубками для прокачування деїіонізованої води і електродами 4 і 5, підключеними до виходів генератора імпульсів 6, віброплаформу 7 з вібратором 8, на якій с» встановлений реактор 1, місткість 9 для накопичення колоїдного розчину, з'єднану трубопроводом з вихідним патрубком 3, занурний насос 10, розміщений в місткості 9 і з'єднаний трубопроводом 11 з вхідним патрубком 2 реактора 1. 29 Пристрій працює таким чином. У реактор 1, що виготовлений з діелектричного матеріалу і має електроди 4 і с 5, завантажують металеві гранули 12 необхідного металу. Колоїдний розчин отримують електроерозійним диспергуванням поверхні металевих гранул 12 і електродів 4 і 5, що знаходяться в реакторі 1, електричними розрядами в деїонізованій воді.Mami The drawing shows a diagram of a device for obtaining colloidal solutions of metal nanoparticles. (se) 20 The device contains a reactor 1 with an inlet 2 and an outlet With nozzles for pumping deionized water and electrodes 4 and 5 connected to the outputs of the pulse generator 6, a vibroplate 7 with a vibrator 8, on which reactor 1 is installed, capacity 9 for accumulation colloidal solution, connected by a pipeline to the outlet 3, submersible pump 10, placed in the capacity 9 and connected by a pipeline 11 to the inlet 2 of the reactor 1. 29 The device works as follows. Metal granules 12 of the required metal are loaded into reactor 1, which is made of dielectric material and has electrodes 4 and 5. The colloidal solution is obtained by electroerosion dispersion of the surface of metal granules 12 and electrodes 4 and 5 located in reactor 1 by electric discharges in deionized water.

Електроерозійне диспергування гранул 12 здійснюють електричними імпульсами, які формує генератор бо імпульсів 6. Енергію електричних імпульсів встановлюють такою, щоб вона перевищувала енергію сублімації випарованого металу. При проходженні імпульсів струму по ланцюжках, утворених металевими гранулами 12, між окремими гранулами і між гранулами і електродами 4, 5 виникають електричні розряди. У каналах електричних розрядів температура досягає декількох тисяч градусів. Ділянки поверхні металевих гранул 12 в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйнуються на найдрібніші частинки і пару. Продукти бо руйнування потрапляють в деіонізовану воду. В результаті в рідині накопичується зважений нанодисперсний металевий порошок, і утворюється колоїдний розчин металу. У розчині не утворюються аніони і катіони, а можуть бути тільки їх сліди за рахунок незначного поглинання деіонізованою водою газів з навколишнього повітря. Якщо проводити диспергування металів в деїонізованій воді із захисною атмосферою у вигляді аргону, то їх присутність в колоїдному розчині буде мінімальною. Це дозволяє отримувати колоїдні розчини з питомою електропровідністю менше 0,1мкСіменс/см. Під дією електричних розрядів в рідкому середовищі розвиваються значні гідродинамічні сили і виникають ультразвукові хвилі, які сприяють тоншому подрібненню металевого порошку і підвищенню концентрації колоїдного розчину.Electroerosion dispersion of granules 12 is carried out by electric pulses generated by the pulse generator 6. The energy of the electric pulses is set so that it exceeds the sublimation energy of the vaporized metal. When current pulses pass through chains formed by metal granules 12, electric discharges occur between individual granules and between granules and electrodes 4, 5. In the channels of electric discharges, the temperature reaches several thousand degrees. Areas of the surface of the metal granules 12 in the zones of spark discharges melt and explode explosively into the smallest particles and steam. The products of destruction fall into deionized water. As a result, suspended nanodisperse metal powder accumulates in the liquid, and a colloidal metal solution is formed. Anions and cations are not formed in the solution, but only their traces may be present due to the slight absorption of gases from the surrounding air by deionized water. If metals are dispersed in deionized water with a protective atmosphere in the form of argon, their presence in the colloidal solution will be minimal. This makes it possible to obtain colloidal solutions with a specific electrical conductivity of less than 0.1 μSiemens/cm. Under the action of electric discharges in the liquid medium, significant hydrodynamic forces develop and ultrasonic waves arise, which contribute to finer grinding of the metal powder and an increase in the concentration of the colloidal solution.

За допомогою віброплаформи 7 з вібратором 8 здійснюється вібрація реактора. Вібрація реактора 1 /о передається на металеві гранули 12, і в результаті утворюється псевдозріджений шар металевих гранул.The reactor is vibrated with the help of a vibroplatform 7 with a vibrator 8. The vibration of the reactor 1/o is transmitted to the metal granules 12, and as a result, a fluidized layer of metal granules is formed.

Вібрація металевих гранул 12 сприяє підвищенню продуктивності пристрою і усуненню коротких замикань, оскільки при вібрації частіше виникають електричні розряди, що приводить до активної електроерозії металу і активного утворення колоїдного розчину.The vibration of the metal granules 12 contributes to increasing the productivity of the device and eliminating short circuits, since electric discharges occur more often during vibration, which leads to active electroerosion of the metal and the active formation of a colloidal solution.

Колоїдний розчин наночастинок металу разом з крупнішими частинками металевого порошку витікає з /5 реактора 1 через вихідний патрубок З і надходить в ємність У для накопичення колоїдного розчину, де здійснюється осадження крупних частинок. За допомогою занурного насоса 10 колоїдний розчин із зваженими наночастинками, що мають розміри менше 10Онм, знову перекачується по трубопроводу 11 в реактор 1. При багатократному прокачуванні через реактор 1 колоїдного розчину із зваженими наночастинками, що мають розміри менше 100Онм, здійснюється збільшення концентрації розчину.The colloidal solution of metal nanoparticles, together with larger particles of metal powder, flows from /5 of reactor 1 through outlet pipe C and enters container B for the accumulation of colloidal solution, where large particles are deposited. With the help of the submersible pump 10, the colloidal solution with suspended nanoparticles smaller than 10 Ohm is pumped again through pipeline 11 into reactor 1. When the colloidal solution with suspended nanoparticles smaller than 100 Ohm is repeatedly pumped through reactor 1, the concentration of the solution is increased.

Оскільки в зоні іскрових розрядів в реакторі 1 має місце високий градієнт потенціалу (з напруженістю електричного поля не менше 5х107В/см), то наночастинки, багато разів проходячи іскрові розряди, набувають поверхневого електричного заряду. Диполі води за рахунок дії електростатичного поля наелектризованих наночастинок огортають наночастки металу, утворюючи хелатні комплекси. Відомо, що хелати металів володіють рядом переваг в порівнянні з неорганічними солями: вони менш токсичні, стійкі у всьому діапазоні рН, легко розчиняються у воді. Наприклад, при використанні їх в якості мікроелементів вони легко засвоюються рослинами, незначно зв'язуються грунтом у важко розчинні сполуки і не руйнуються мікроорганізмами. По в ефективності дії на рослини вони перевершують всі інші форми мікроелементів приблизно в 2...5 разів. Вони володіють високою транспортною активністю (див. Хелать! металлов природньїх соединений и их применение.Since there is a high potential gradient in the area of spark discharges in reactor 1 (with an electric field strength of at least 5x107V/cm), nanoparticles, passing through spark discharges many times, acquire a surface electric charge. Due to the action of the electrostatic field of electrified nanoparticles, water dipoles envelop metal nanoparticles, forming chelate complexes. It is known that metal chelates have a number of advantages compared to inorganic salts: they are less toxic, stable in the entire pH range, and easily dissolve in water. For example, when using them as microelements, they are easily absorbed by plants, are slightly bound by the soil into difficult-to-dissolve compounds, and are not destroyed by microorganisms. They surpass all other forms of microelements in the effectiveness of their action on plants by approximately 2...5 times. They have high transport activity (see Chelation of metals in natural compounds and their use.

Тбилиси: Мецниереба, 1974. - 166 с.). Стіканню зарядів з поверхні наглектризованих наночастинокперешкоджає «се діелектрична рідина - деіонізована вода з великим питомим опором. В результаті, за рахунок кулонівських сил утворюються стійкі хелатні комплекси, що складаються з частинок металу і диполів води. бTbilisi: Metsniereb, 1974. - 166 p.). The flow of charges from the surface of electrized nanoparticles is prevented by a dielectric liquid - deionized water with a high specific resistance. As a result, stable chelate complexes consisting of metal particles and water dipoles are formed due to Coulomb forces. b

Таким чином, пристрій дозволяє отримувати концентровані колоїдні розчини металів при мінімальному змісті се іонів металів, в яких наночастинки знаходяться в хелатній формі, що робить такі розчини нетоксичними і розширює області їх застосування. М сThus, the device makes it possible to obtain concentrated colloidal solutions of metals with a minimum content of se ions of metals, in which nanoparticles are in chelated form, which makes such solutions non-toxic and expands the areas of their application. M. p

Claims (1)

Формула винаходу Пристрій для отримання колоїдних розчинів наночастинок металів, що містить реактор з вхідним і вихідним « патрубками для прокачування деіонізованої води і з електродами, підключеними до генератора імпульсів, шщ с віброплаформу з вібратором, встановлену під днищем реактора, який відрізняється тим, що до нього введені . місткість для накопичення колоїдного розчину, що з'єднана трубопроводом з вихідним патрубком реактора, «» заглибний насос, розміщений в місткості для накопичення колоїдного розчину і з'єднаний трубопроводом з вхідним патрубком реактора.Formula of the invention Device for obtaining colloidal solutions of metal nanoparticles, containing a reactor with inlet and outlet nozzles for pumping deionized water and with electrodes connected to a pulse generator, a vibroplatform with a vibrator installed under the bottom of the reactor, which differs in that entered a capacity for the accumulation of colloidal solution, which is connected by a pipeline to the outlet of the reactor, "" a submersible pump, placed in a capacity for accumulating a colloidal solution and connected by a pipeline to the inlet of the reactor. іме) щ» (95) со 50 сю»name) sh" (95) so 50 syu" сwith 60 б560 b5
UAU200702690U 2007-03-14 2007-03-14 Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals UA24393U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200702690U UA24393U (en) 2007-03-14 2007-03-14 Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200702690U UA24393U (en) 2007-03-14 2007-03-14 Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA24393U true UA24393U (en) 2007-06-25

Family

ID=38440000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU200702690U UA24393U (en) 2007-03-14 2007-03-14 Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA24393U (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7820691B2 (en) 2006-08-28 2010-10-26 Medipropharma, Inc. Indoloquinoline compounds as calcium channel blockers
RU2486003C2 (en) * 2008-04-28 2013-06-27 Дархольдинг ВадьонкезелЁ Кфт. Device and method for preparation of nanoparticles on continuous basis

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7820691B2 (en) 2006-08-28 2010-10-26 Medipropharma, Inc. Indoloquinoline compounds as calcium channel blockers
RU2486003C2 (en) * 2008-04-28 2013-06-27 Дархольдинг ВадьонкезелЁ Кфт. Device and method for preparation of nanoparticles on continuous basis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tsuge Micro-and nanobubbles
US10870593B2 (en) Method for preventing scale deposits and removing contaminants from fluid columns
CN105263868B (en) Include the three phases detached on room and time:The method and apparatus that magnetic/electrostatic/Electromagnetic Treatment is carried out to fluid of processing stage, mix stages and service stage
ES2738703T3 (en) Procedure for treating a liquid that contains an organic pollutant
Adam et al. Aggregation behaviour of TiO 2 nanoparticles in natural river water
US9352336B2 (en) Method and apparatus for treating fluid columns
JP2016528022A (en) Purification method and system for contaminated liquid and mineral slurries
GB2500663A (en) Method and apparatus for treatment of fluids by media assisted electro-based treatment
KR101702345B1 (en) Apparatus and Method for Removing Algae
JP2013167160A (en) Exhaust gas purification device and purification method
UA24393U (en) Device for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals
Soloveva et al. Evaluation of the efficiency of prefilter models using numerical simulation
UA24391U (en) Method for preparation of colloidal solutions of nanoparticles of metals
KR101702346B1 (en) Movable Apparatus and Method for Removing Floating Matter
Satoh Sedimentation behavior of dispersions composed of large and small charged colloidal particles: development of new technology to improve the visibility of small lakes and ponds
JP2005279431A (en) Method for activating fluid
CN202594832U (en) Coaxial electric flocculation water treatment system
CN102153252A (en) Method and system for treating engine ultrasonic cleaning wastewater
UA23565U (en) Device for preparation of colloidal solutions of metals
UA24374U (en) Device for preparation of colloidal solutions of metals
UA26608U (en) Method of obtaining colloidal solutions of nanoparticles of metals
JP3833073B2 (en) Muddy water treatment method
UA26599U (en) Colloidal solution of metal or mixture of metals
Marshall Particle clustering in periodically forced straining flows
UA34568U (en) Hydrated fullerene