Способ получения монодисперсных аэрозолей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(508 В 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф (21) 3352121/23-05 (22) 16.10.81 (46) 30.07.83. Бюл. 0 28 (72) С.Э. Пащенко, Л.Н. Анкилов,.

А.М. Бакланов, -А.8. Бубнов, P.А. Иавлиев и К.П. Куценогий (71) Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения АН

СССР и Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола (53) 66.069.83(088.8) (56) 1. Сутугин Ф.Г., Лушников А.А., Черняева Г.A. "Коллоидный журнал", 1973, вып. 35, с. 923 °

2. Лушников А.А,, Сутугин Ф.Г.

Успехи химии. "Наука", т. É5, в. 3, 1976, с. 398-399. (54)(57)1.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОДИСПЕРСНЦХ АЭРОЗОЛЕЙ, включающий насыщение ,газового потока парами вещества аэрозоля с последующим его охлаждением до температуры возникновения зародышеобразования, отличающийся тем, что, с целью повышения качества аэрозоля путем уменьшения ширины спектра распределения частиц по разме„„ви.„103 ыза А рам, насыщение парами вещества проводят до концентрации -108-10"2 см 3 а насыщенный газовый поток выдерживают при температуре зародышеобразования в течение времени, определяемого из выражения ея

V(p) n„g где Р— длина свободного пробега молекул воздуха в газовой фазе,см; и„ - концентрация паров вещества, см-З.

У

Р - радиус аэрозольных частиц, см; / - молекулярный объем конденсирующего вещества,см3;

D - коэффициент диффузии в газовой фазе, см /с, после чего пропускают через поглощающие пары элементы.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и и я тем, что в качестве поглощающих пары элементов используют сетчатые или трубчатые диффузионные батареи.

1 103153

Изобретение относится к физике высокодисперсных материалов и может быть использовано как для создания новых типов высокодисперсных материалов, так и в научных целях для изучения свойств частиц размеров от нескольких ангстрем до нескольких сотен ангстрем.

Известен способ пблучения монодисперсных аэрозолей, сущность кото- 10 рого за слючается в насыщении газово" го потока парами вещества аэрозоля до концентрации п > 10" см З и последующем охлаждении.

В газовом потоке возникают значительные пересыщения, система становится нестабильной и начинается процесс гомогенного зародышеобразо-. вания и роста аэрозольных частиц (1 ).

Однако процесс гомогенного заро- 20 дышеобразования носит пороговый, практически неуправляемый характер. В результате получается широкий спектр распределения частиц по размерам с d+ = 1,5-2 и более. 25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения монодисперсных аэрозолей, включающий насыщение потока парами вещества аэ" роэоля с последующим его охлаждением до температуры возникновения зародышеобразования.

Согласно известному способу газовый поток с парами вещества аэрозоля смешивают с потоком, содержащим только газ-носитель.

Регулируя относительные расходы двух потоков и температуру разбавляющего потока, получают возможность ре- 40 гулировать средний размер частиц в. значительном диапазоне размеров (от

40 д до нескольких тысяч ангстрем)(2 1.

Однако известный способ также не позволяет изменить спектр распределе- 45 ния частиц по размерам, т.е. не позволяет получить спектр распределе" ния частиц по размерам64 = 1,1-1,2.

Следует отметить, что в, физике. высокодисперсных систем вид распределе-50 ния частиц по размерам принимается логнормальным. Основным параметром, характеризующим ширину такого распре-; деления, является величина Д (полу Ширина спектра )- стандартное геомет- 5 рическое отклонение для логнормального распределения. Для большинства за.дач физики аэрозолей и физики высокодисперсных материалов монодисперсными можно считать только спектры с д„1,1-1,2.

То есть аэрозоли, полученные известными способами, не удовлетвори- тельны по качеству для большинства задач физики аэрозолей и физики высокодисперсных материалов.

Цель изобретения - повышение качества аэрозоля путем уменьшения ширины спектра распределения частиц по размерам. указанная цель достигается тем, что согласно способу получения монодисперсных аэрозолей, включающему насыщение газового потока .парами вещества аэрозоля с последующим его охлаждением до температуры возникновения зародышеобразования, насыщение парами вещества проводят до концентрации 1О -1О см 3, а насыщенный газовый поток выдерживают при температуре зародышеобразования в течение времени, определяемого из выражения ер

1 =

0 1 где 0 — длина свободного пробега мо" лекул воздуха в газовой фазе, см; п — концентрация паров вещества, см-3. радиус аэрозольных частиц, см;

V - молекулярный объем конденсио рующего вещества, см ;

9; коэффициент диффузии в газо; вой фазе, см /с, после чего пропускают через поглощающие пары элементы.

При этом в качестве поглощающих пары элементов используют сетчатые или трубчатые диффузионные батареи.

Предлагаемый способ реализован на стандартном аэрозольном генераторе, соединенном с диффузионной батареей.

На фиг. 1 показаны характерные спектры распределения частиц по раз- мерам аэрозоля, полученного известным способом; на.фиг. 2 - спектры монодисперсного аэрозоля, полученного предлагаемым апособол1.

Пример 1. В аэрозольном генераторе газовый поток насыщают парами иодистого серебра до концентрации п =- 10 слГЗ. Затем поток охлаж о дают до 320 К (начало образования аэрозольных частиц ) и выдерживают при этой температуре 1-2 с,после чего проз .: . 1031530 4 пускают через .трубчатую диффузионную щаютсл (процесс подавляется ) и полубатарею с диаметром капилляров 0,2 мм. чают аэрозоль с узким (заранее эа8 результате получают монодисперсный даннйм ) спектром распределения часаэрозоль с d> - — 1,1, средний размер тиц по размерам (фиг. 2 ). частиц 20 А (Фиг. 2.).. - . 5 .Исследования показали, что можно весьма эффективно управлять временем, Пример 2. Газовый поток íà- . a течение которого происходит обра" сыщают парами серебра до концентра" зование частиц, меняя концентрацию ции и„ =- 10 см . Охлаждают до 280 .К . паров вещества аэрозоля. Так, если

:Э -3 . и выдерживают 10 с. Затем поток про- 10 начальная концентрация h 10 см, пускают через сетчатую диффузионную то процесс эародышеобразования длитбатарею с размером ячейки 0,27 мм. ся меньше секунды, а затем переходит

Получают монодисперсный аэрозоль с в неуправляемую стадию (коагуляцию

Д := 1,2, средний размер частиц 50 и частиц). При концентрациях р1) 10 см

12 (фиг. 25).. 15 не удается растянуть процесс во вреКак показали эксперименты,при мени (он неуправляем). Согласно предконцентрации паров вещества аэроэо- лагаемому способу при концентрации лл и„ < 10 см З не удается зарегист- и„ (1О" см 3 процесс растягивается рировать образование аэрозоля. При на десятки секунд, благодаря чему концентрациях и„ )1ОЯ:м (как в >0 появляется возможность вмешательства известном способе) процесс зародыше- в процесс зародышеобразованил на раз образованил становится неуправляемым личных его стадиях. и и спектр получается широким. На фиг.1 . Таким образом, предлагаемый способ видно, что если в начальный момент позволяет получать монодисперсный аэвремени (3 с ) распределение узкое, >> розоль с узким спектром распределето затем ширина спектра возрастает. ния частиц по размерам (6 =1.1-1,2 ), Это связано с присутствием в газовом при этом ширину спектра и размер потоке избытка молекул конденси- .частиц можно целенаправленно регулирующегосл вещества, что приводит к ровать, растягивая процесс обраэовапостоянному появлению новых частиц. нил и роста аэрозольных частиц во вреПри пропускании потока через диффу- мени за счет изменения концентрации

30 зионную батарею пары вещества погло- ..паров аэрозоля в диапазоне 10.-10 см „ п »

Составитель В. Ляпина

Редактор Л. Филь Техвед О Неце . Корректор И.Демчик

Заказ 5257/5 Тираж 689 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-Я Раушскал наб.„ д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4