Устройство для выделения нанодисперсных порошков и способ его эксплуатации


 

C25B7/00 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2544974:

Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория Эффективных Материалов" (RU)

Изобретение относится к области выделения частиц заданной дисперсности из суспензии и может быть применено в промышленности при получении нанодисперсных порошков для изготовления высокопрочных изделий с улучшенными свойствами. Устройство для выделения нанодисперсных порошков оксидов металла из суспензии содержит корпус, выполненный в виде двух сообщающихся между собой емкостей из диэлектрического материала, наполненных суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металлов, и соединенных между собой трубопроводом с возможностью разделения, при этом одна из емкостей выполнена с возможностью подключения к ней положительного потенциала, а другая - отрицательного потенциала и с возможностью перемещения в нее под действием электрического поля более крупных по размерам частиц из емкости с положительным потенциалом. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности за счет сокращения времени выделения частиц и увеличение срока службы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для выделения из суспензии продуктов сгорания металлогазовой смеси частиц заданной дисперсности и может быть применено в промышленности при получении нанодисперсных порошков, используемых в процессе изготовления высокопрочных изделий с улучшенными свойствами.

Известен способ и устройство, соджержащее корпус, для получения нанодисперсных порошков оксидов переходных металлов из суспензий, раскрытые в RU 2400428 C2, B82B 3/00, 27.09.2010. Однако недостатками указанного устройства являются сложность процесса получения нанодисперсных порошков, низкая производительность и большие энергозатра.

Указанное устройство по своей технической сущности является наиболее близким предлагаемому изобретению.

Задачей изобретения является повышение производительности и снижение энергозатрат.

Техническим результатом является увеличение производительности и сокращение энергетических затрат.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для выделения нанодисперсных порошков оксидов металлов из суспензии, содержащем корпус, корпус выполнен в виде двух сообщающихся между собой емкостей из диэлектрического материала, наполненных суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металлов, при этом одна емкость выполнена с возможностью подключения к ней положительного потенциала, а другая - отрицательного потенциала и с возможностью перемещения в нее под действием электричесого поля более крупных по размерам частиц из емкости с положительным потенциалом.

На чертеже условно изображено устройство для выделения нанодисперсных порошков из суспензии оксида алюминия.

Устройство включает емкости 1 и 2, соединенные между собой трубопроводом 3 с вентилем 4. Емкость 1 выполнена с трубопроводами 5 и 6, трубопровод 6 содержит вентиль 7 для слива суспензии с нанодисперсным порошком. Емкость 2 имеет трубопровод 8 с вентилем 9 для слива жидкой фазы (среды) с высоким содержанием распределенных частиц с большими по сравнению с наночастицами размерами.

Емкость 1 содержит электрод 10 для подключения положительного электрического потенциала, а емкость 2 - электрод 11 для подводки отрицательного электрического потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Устройство приводят в исходное состояние. Для этого открывают вентиль 4 и закрывают вентили 7 и 9. Емкости 1 и 2 по трубопроводу 5 наполняют суспензией, содержащей оксиды алюминия. Далее создают постоянное электрическое поле, прикладывая положительный потенциал посредством электрода 10 к среде (жидкой фазе), находящейся в емкости 1, а отрицательный потенциал посредством электрода 11 к среде (жидкой фазе), находящейся в емкости 2.

Для выделения нанодисперсных порошков из суспензии используют явление электрофореза. Под электрофорезом понимают процесс неравномерного по скорости перемещения под действием постоянного электрического поля в дисперсионной среде разных по величине дисперсных частиц. Под действием электрофореза большие по размерам частицы перемещаются из емкости 1 в емкость 2 с более высокими по сравнению с меньшими по размерам частицами скоростями. Указанное приводит к тому, что в емкости 1 относительное количество нанодисперсных частиц с течением времени увеличивается, а относительное количество более крупных дисперсных частиц уменьшается. Соответственно в емкости 2 увеличивается относительное количество более крупных дисперсных частиц, а относительное количество нанодисперсных частиц уменьшается.

При достижении необходимой концентрации нанодисперсных частиц в емкости 1 вентилем 4 емкости 1 и 2 разделяют и открывают вентили 7 и 9. По трубопроводу 6 суспензию с преимущественным содержанием наночастиц (нанодисперсных порошков) сливают во внешний сосуд (не показан). Суспензию с преимущественным содержанием крупных частиц из емкости 2 сливают посредством вентиля 9 трубопровода 8. При необходимости процесс повторяют, каждый раз удаляя из емкости 1 дисперсные частицы, все более приближающиеся по своим размерам к нанодисперсным частицам.

Возможны следующие варианты исполнения предлагаемого устройства.

Емкости могут быть выполнены из двух коаксиально расположенных труб с возможностью их разделения посредством вентиля или водонепроницаемой перегородки. Оксидом металла, в частном случае, является оксид алюминия.

Способ выделения порошков оксидов металла из суспензии с использованием устройства по любому из вышеназванных вариантов включает наполнение двух емкостей суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металла, создание постоянного электрического поля путем приложения положительного потенциала к одной емкости и отрицательного потенциала к другой емкости и перемещение под действием электрического поля более крупных по размерам частиц в емкость с отрицательным потенциалом. При этом напряженность постоянного электрического поля изменяют в пределах от 100 до 1000 В/м, а в дистиллированную воду добавляют хлористый натрий или хлористый калий в количестве (25-250)·10-3 кг/м3.

Предлагаемые технические решения являются промышленно применимыми, обладают новизной и изобретательским уровнем.

1. Устройство для выделения нанодисперсных порошков оксидов металла из суспензии, содержащее корпус, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде двух сообщающихся между собой емкостей из диэлектрического материала, наполненных суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металлов, и соединенных между собой трубопроводом с возможностью разделения, при этом одна из емкостей выполнена с возможностью подключения к ней положительного потенциала, а другая - отрицательного потенциала и с возможностью перемещения в нее под действием электрического поля более крупных по размерам частиц из емкости с положительным потенциалом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкости выполнены в виде двух коаксиально расположенных труб.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкости выполнены с возможностью разделения посредством вентиля или водонепроницаемой перегородки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оксидом металла является оксид алюминия.

5. Способ выделения нанодисперсных порошков оксидов металла из суспензии с использованием устройства по любому из пп.1-4, включающий наполнение двух емкостей суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металла, создание постоянного электрического поля путем приложения положительного потенциала к одной емкости и отрицательного потенциала к другой емкости и перемещение под действием электрического поля более крупных по размерам частиц в емкость с отрицательным потенциалом.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что напряженность постоянного электрического поля изменяют в пределах от 100 до 1000 В/м.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в дистиллированную воду добавляют хлористый натрий или хлористый калий в количестве (25-250) 10-3кг/м3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу вентилирования электролизера для производства алюминия. Способ включает: отведение газов из внутреннего пространства укрытия электролизера; охлаждение по меньшей мере части упомянутых газов с образованием холодных газов; и осуществление циркуляции по меньшей мере части упомянутых холодных газов во внутреннее пространство через одно или более распределительных устройств.

Изобретение относится к электролизной установке космического назначения, включающей электролизный модуль с выходными пневмомагистралями кислорода и водорода, снабженными конденсаторами пара, выполненными из пористого гидрофильного материла и имеющими водоотвод в окружающую среду, резервуар с водой, снабженный датчиком температуры, гидравлически связанный с электролизным модулем и работающий под избыточным давлением, газобаллонную систему хранения кислорода и водорода с пневмомагистралями выдачи этих газов с запорными элементами, имеющую, по крайней мере, по два последовательно связанных друг с другом пневмомагистралями баллона для каждого из газов, с установленными на баллонах датчиками давления, а также систему контроля параметров, подключенную к этим датчикам, датчику внешнего давления и датчику температуры.

Изобретение относится к электролизно-водному аппарату, содержащему электролизер, блок электропитания, узлы подготовки газовой смеси и инжекционную или равного давления горелку, работающую на смеси водорода с кислородом.

Изобретение относится к способу приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов Au, Pt, Pd, Ni, Cu. При этом модифицирование проводится путем осаждения наночастиц металлов полученных методом лазерной абляции металлических мишеней в чистых растворителях в отсутствие стабилизаторов, на рабочую поверхность индикаторного электрода при выдерживании (не менее 5 минут) рабочей поверхности в соответствующей дисперсии (с концентрацией не менее 0,05 г/л) с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре.

Изобретение относится к электроду для применения в алюминиевом электролизере, содержащему: от 0,01 до 0,75 вес.% добавок металлов, причем добавки металлов выбраны из группы, состоящей из Fe, Ni, Co и W, и их комбинаций; остальным являются TiB2 и неизбежные примеси, причем неизбежные примеси составляют менее 2 вес.% электрода.
Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод. Способ обеззараживания сточных вод включает их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод.
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способу аккумулирования энергии путем производства кислорода и водорода, необходимых для работы топливных элементов, в периоды спада потребности электроэнергии в энергосистеме на территории предприятия - потребителя электроэнергии.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы N H 4 + , Na+ или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и прокаливание.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технологии изготовления малогабаритных тонкопленочных датчиков механических величин, работоспособных в широком диапазоне температур.

Изобретение может быть использовано для сварки и наплавки металлических деталей. Сварочный материал содержит металлический сердечник, покрытый полимерной оболочкой с распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса.

Изобретение относится к области производства полупроводниковых материалов, используемых в наноэлектронике. Техническим результатом изобретения является достижение определенной концентрации изотопа углерода С13, что обеспечит открытие запрещенной зоны в десятки мэВ.

Группа изобретений относится к области каталитических технологий переработки углеводородного сырья и касается, в частности, катализатора и способа гидроаминирования жидких ацетиленовых углеводородов аминами в ценные продукты - имины, которые при дальнейшем гидролизе приводят к образованию соответствующих кетонов.

Изобретение относится к области совершенствования энергонакопительных устройств, в частности к получению электродных материалов электролитических конденсаторов.

Изобретение предназначено для аэрокосмической отрасли, оборонной промышленности и обработки твёрдых и сверхтвёрдых материалов. На молекулярный фуллерен С60 или фуллеренсодержащую сажу с добавкой серосодержащего соединения воздействуют давлением от 0,2 до 12 ГПа и температурой от 0 до 2000 oС.
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления неавтоклавного композиционного ячеистого бетона естественного твердения.

Способ формирования массивов квантовых точек повышенной плотности для использования в различных оптоэлектронных устройствах. Способ формирования массива квантовых точек высокой плотности включает три этапа.

Изобретение относится к способу получения меченного технецием-99m наноколлоида для радионуклидной диагностики. Заявленный способ включает приготовление исходной суспензии наноколлоида в 0,1% растворе додецилбензол сульфата натрия и пропускание ее через фильтр с диаметром пор 100 нм, введение в нее элюата технеция-99m, затем введение 0,20-0,25 мг аскорбиновой кислоты, 2,5-4,0 мг желатина и 0,02-0,03 мг олова (II) хлорида дигидрата из расчета на 1 мл смеси.

Изобретение может быть использовано в химии и медицине. Синтетический радиоактивный наноалмаз состоит из частиц со средним диаметром не более 100 нм и содержит металлсодержащие радиоактивные примеси в количестве 0,04-1,24% мас., с мощностью дозы γ-излучения менее 180 мкЗв/ч, мощностью дозы γ+β-излучения менее 720 мкЗв/ч.
Изобретение относится к абразивной и дробеструйной обработке деталей. Металлокерамическая дробь содержит 3-40 мас.% керамического материала, 3-50 мас.% пылевидных отходов сталеплавильного производства и остальное - пиритные огарки.
Наверх