RU2505353C1 - Method of obtaining colloid solution - Google Patents
Method of obtaining colloid solution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505353C1 RU2505353C1 RU2012131006/05A RU2012131006A RU2505353C1 RU 2505353 C1 RU2505353 C1 RU 2505353C1 RU 2012131006/05 A RU2012131006/05 A RU 2012131006/05A RU 2012131006 A RU2012131006 A RU 2012131006A RU 2505353 C1 RU2505353 C1 RU 2505353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- solution
- particles
- liquid
- corona
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к коллоидной химии, в частности к способам получения коллоидных растворов, содержащих коллоидные частицы, включающие металл. Изобретение может быть использовано для изготовления катализаторов, косметических средств, лекарственных препаратов, пищевых и биологически активных добавок, минеральной воды, медицинских изделий и материалов медицинского назначения.The invention relates to colloidal chemistry, in particular to methods for producing colloidal solutions containing colloidal particles, including metal. The invention can be used for the manufacture of catalysts, cosmetics, pharmaceuticals, food and dietary supplements, mineral water, medical devices and medical supplies.
Известен способ получения серебросодержащих бактерицидных композиций - протеинатов серебра: протаргола и колларгола (М.Д.Машковский, Лекарственные препараты, 1973 г., Медицина, стр.103, 401). Главным недостатком известного способа синтеза белковых коллоидных препаратов серебра является использование гидролизатов белков, крайне неоднородных по составу, что приводит к получению препаратов с непостоянной и невоспроизводимой структурой. Помимо этого технологические процессы получения коллоидных препаратов серебра весьма длительны. Общие затраты времени на получение протаргола составляют около 200 часов, а при изготовлении колларгола достигают 2-х недель.A known method for producing silver-containing bactericidal compositions - silver proteinates: protargol and collargol (M.D. Mashkovsky, Medicines, 1973, Medicine, pp. 103, 401). The main disadvantage of the known method for the synthesis of protein colloidal silver preparations is the use of protein hydrolysates, which are extremely heterogeneous in composition, which leads to preparations with an unstable and irreproducible structure. In addition, the technological processes for producing colloidal silver preparations are very long. The total time required to obtain protargol is about 200 hours, and in the manufacture of
Известен способ получения водорастворимой бактерицидной композиции, содержащей высокодисперсное металлическое серебро, стабилизированное защитным полимером, путем восстановления ионного серебра в водных растворах при нагревании с последующей сушкой. Способ получения таких композиций реализуется взаимодействием нитрата серебра с водно-спиртовым раствором поли-N-винилпирродидона-2 при следующих концентрациях ингредиентов, мас.%: поли-N-винилпирролидон-2 0,065-11,00; нитрат серебра 0,25-29,73; этиловый спирт 5,0-38,6; вода остальное до 100. Взаимодействие ведут в темноте при 65-75°С в атмосфере инертного газа (Патент РФ №2088234, кл. А61K 31/79, 1997 г.). Положительный эффект: в 20-280 раз сокращается продолжительность процесса, в 20-100 раз снижаются потери серебра, токсичность высокоэффективного препарата в 4-6 раз ниже по сравнению с известными коммерческими коллоидными препаратами серебра. Композиция хранится при комнатной температуре без изменений. Продолжительность процесса по сравнению со способами синтеза белковых коллоидных препаратов серебра существенно сокращается, однако полученная таким способом композиция имеет относительно малую длительность хранения в водных растворах, не превышающую 8 недель. К тому же известный способ имеет сферу применения, ограниченную получением коллоидных препаратов серебра.A known method of obtaining a water-soluble bactericidal composition containing highly dispersed metallic silver stabilized with a protective polymer by reducing ionic silver in aqueous solutions by heating, followed by drying. A method of obtaining such compositions is realized by the interaction of silver nitrate with a water-alcohol solution of poly-N-vinylpyrrodidone-2 at the following concentrations of ingredients, wt.%: Poly-N-vinylpyrrolidone-2 0,065-11,00; silver nitrate 0.25-29.73; ethyl alcohol 5.0-38.6; water, the rest is up to 100. The interaction is carried out in the dark at 65-75 ° C in an inert gas atmosphere (RF Patent No. 2088234, CL A61K 31/79, 1997). Positive effect: the duration of the process is reduced by a factor of 20-280, silver losses are reduced by a factor of 20-100, the toxicity of a highly effective drug is 4-6 times lower compared to the known commercial colloidal silver preparations. The composition is stored at room temperature unchanged. The duration of the process compared with methods for the synthesis of protein colloidal silver preparations is significantly reduced, however, the composition obtained in this way has a relatively short duration of storage in aqueous solutions, not exceeding 8 weeks. In addition, the known method has a scope limited to the production of colloidal silver preparations.
Известен способ получения коллоидных частиц металлов электрическим методом в органической среде (Э.М.Натансон, Коллоидные металлы, Киев: издательство Академии наук УССР, 1959 г., стр.19-24; 91-98). Продукты, полученные известным методом, являются органозолями, причем способ их получения осуществляется в две стадии и основан на электролизе и последующем растворении металла. Катодный осадок металла получают электрохимическим восстановлением водных растворов сульфата или хлорида металла на катоде при концентрации соли металла 20-20,2 г/л. Для растворения образующейся при электролизе гидроокиси металла в водный раствор солей металла добавляют соли аммония и/или муравьиной кислоты. Электролиз производится в ванной, имеющей два слоя - водный и масляный, граница раздела между которыми поддерживается на постоянном уровне. Катод с выделившимся на нем осадком периодически переносится из водного слоя раствора в масляный органический слой, где рыхлый, порошкообразный осадок металла смывается с электрода и диспергируется.A known method of producing colloidal particles of metals by the electric method in an organic medium (E.M. Natanson, Colloidal metals, Kiev: Publishing House of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1959, pp. 19-24; 91-98). The products obtained by the known method are organosols, and the method for their preparation is carried out in two stages and is based on electrolysis and subsequent dissolution of the metal. A cathode metal deposit is obtained by electrochemical reduction of aqueous solutions of a metal sulfate or chloride at the cathode at a metal salt concentration of 20-20.2 g / l. To dissolve the metal hydroxide formed during the electrolysis, ammonium salts and / or formic acid are added to the aqueous solution of metal salts. Electrolysis is carried out in a bathtub, which has two layers - water and oil, the interface between which is maintained at a constant level. The cathode with precipitate formed on it is periodically transferred from the aqueous layer of the solution to the oily organic layer, where a loose, powdery metal precipitate is washed off from the electrode and dispersed.
Известен способ получения коллоидных растворов металлов, таких как золото, серебро, медь, платина, размер частиц которых не превышает 27 нм (Патент РФ №2088328, кл. B01J 13/00, 1997 г.). Известный способ обеспечивает получение коллоидного раствора металла, который может храниться без агрегатирования частиц длительное время (месяцы). Известный способ предусматривает использование готового органозоля - помещенной в воду композиции: металл-нафталин, перегонку системы вода-композиция и отгонку нафталина с водяным паром с последующей экстракцией агрегатов коллоидного металла органическими растворителями, а также дальнейшую обработку агрегатов металла в воде ультразвуком до образования коллоидного раствора.A known method of producing colloidal solutions of metals such as gold, silver, copper, platinum, the particle size of which does not exceed 27 nm (RF Patent No. 2088328, CL B01J 13/00, 1997). The known method provides a colloidal solution of a metal that can be stored without aggregation of particles for a long time (months). The known method involves the use of a ready-made organosol — a composition placed in water: a metal-naphthalene, distillation of the water-composition system and distillation of naphthalene with steam, followed by extraction of the colloidal metal aggregates with organic solvents, as well as further processing of the metal aggregates in water with ultrasound to form a colloidal solution.
Реализация указанного способа требует сложного подготовительного процесса, заключающегося в предварительном создании органозоля, что в конечном счете увеличивает время получения коллоидных растворов с заданными свойствами.The implementation of this method requires a complex preparatory process, which consists in the preliminary creation of an organosol, which ultimately increases the time to obtain colloidal solutions with desired properties.
Наиболее близким способом к предлагаемому является способ получения коллоидных растворов, описанный в статье авторов: М.В.Церулеев, А.Ю.Тянгинский, В.В.Слепцов, «Высоковольтный импульсный электродуговой метод получения наночастиц металлов в жидких средах». Способ опубликован в интернете, см. http://5laboratorv.com/material/articles/1/. Способ заключается в измельчении растворяемого вещества путем генерации высоковольтного импульсного электродугового разряда в растворяющей жидкости. Известный способ обеспечивает получение обладающего высокой стабильностью коллоидного раствора металла с размерами частиц от 5 нм до 250 нм.The closest method to the proposed one is the method for producing colloidal solutions, described in the article by the authors: MV Tseruleev, A.Yu. Tyanginsky, VV Sleptsov, “High-voltage pulsed electric arc method for producing metal nanoparticles in liquid media”. The method is published on the Internet, see http://5laboratorv.com/material/articles/1/. The method consists in grinding the soluble matter by generating a high voltage pulse electric arc discharge in a dissolving liquid. The known method provides a highly stable colloidal metal solution with particle sizes from 5 nm to 250 nm.
В известном способе частицы растворяемого вещества поставляются в растворяемую жидкость, находящуюся в области электрического разряда. Распределение частиц по всему объему жидкости осуществляется путем диффузии частиц. Либо необходимо проведение дальнейших работ по интенсивному перемешиванию раствора. Учитывая малый размер частиц, добиться равномерной концентрации по всему объему жидкости весьма затруднительно.In the known method, particles of a soluble substance are delivered to a soluble liquid located in the electric discharge region. Particle distribution over the entire liquid volume is carried out by particle diffusion. Or it is necessary to carry out further work on intensive mixing of the solution. Given the small particle size, it is very difficult to achieve a uniform concentration throughout the volume of the liquid.
Целью настоящего изобретения является обеспечение равномерной концентрации раствора по всему объему.The aim of the present invention is to provide a uniform concentration of the solution throughout the volume.
Для достижения заявленной цели в известном способе приготовления коллоидного раствора, заключающемся в измельчении растворяемого вещества с распределением полученных измельченных частиц в объеме растворяющей жидкости, в процессе измельчения растворяемого вещества осуществляют диспергирование растворяющей жидкости с подачей полученных воздушно-капельных дисперсий в область образования измельченных частиц;To achieve the stated goal in the known method of preparing a colloidal solution, which consists in grinding the soluble substance with the distribution of the obtained crushed particles in the volume of the dissolving liquid, during the grinding of the soluble substance, the dispersing liquid is dispersed with the resulting airborne dispersions being fed into the region of formation of the crushed particles;
подачу воздушно-капельных дисперсий в область образования измельченных частиц предваряют электрическим заряжанием капель растворяющей жидкости путем генерации коронного разряда в области прохождения воздушно-капельных дисперсий;the supply of airborne dispersions to the region of formation of crushed particles is preceded by electric charging of droplets of a solvent liquid by generating a corona discharge in the region of passage of airborne dispersions;
осуществляют контроль концентрации растворяемого вещества в полученном растворе и в качестве растворяющей жидкости используют раствор с малой концентрацией растворенного вещества с повторением процесса до достижения требуемого уровня концентрации.control the concentration of the solute in the resulting solution and as a solvent liquid use a solution with a low concentration of solute with the repetition of the process until the desired level of concentration is achieved.
В предлагаемом способе приготовление раствора осуществляется на каждой капельке растворяющей жидкости путем осаждения на их поверхности частиц растворяемого вещества. Электрическое заряжание капель жидкости интенсифицирует процесс осаждения на них частиц растворяемого вещества. Таким образом, в процессе приготовления раствора задействован весь объем растворяющей жидкости, что позволяет обеспечить более равномерную концентрацию раствора. Предлагаемый способ позволяет реализовать процесс приготовления раствора при использовании различных методов получения частиц растворяемого вещества, например в коронном разряде, в коллекторе электрического двигателя и пр., что расширяет возможности его использования.In the proposed method, the preparation of the solution is carried out on each droplet of the solvent liquid by deposition of particles of the soluble substance on their surface. The electric loading of liquid droplets intensifies the process of sedimentation of particles of a solute on them. Thus, in the process of preparing the solution, the entire volume of the solvent liquid is involved, which allows for a more uniform concentration of the solution. The proposed method allows to implement the process of preparing a solution using various methods for producing particles of a soluble substance, for example, in corona discharge, in the collector of an electric motor, etc., which expands the possibilities of its use.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Для реализации предлагаемого способа используются следующие устройства:Implementation of the proposed method is as follows. To implement the proposed method, the following devices are used:
1. Генератор частиц растворяемого вещества;1. Solvent particle generator;
2. Диспергатор жидкости;2. Liquid dispersant;
3. Система генерации коронного разряда;3. Corona discharge generation system;
4. Система сепарации жидких капель от воздушного потока (может быть построена на базе системы генерации коронного разряда в едином блоке).4. The system of separation of liquid droplets from the air stream (can be built on the basis of the corona discharge generation system in a single unit).
Генератор частиц растворяемого вещества устанавливают в области, прилегающей к области генерации коронного разряда и ориентируют выход измельченных частиц в область пространства прилегающую к системе генерации коронного разряда со стороны коронирующего электрода. Вещество (препарат), предназначенное для растворения, устанавливают в устройство для измельчения растворяемого вещества. Предназначенную для приготовления раствора жидкость заливают в диспергатор и ориентируют выходное сопло диспергатора в область распространения измельченных частиц. Включают систему генерации коронного разряда, генератор частиц растворяемого вещества и диспергатор жидкости. В области коронного разряда измельченные частицы и капли растворяющей жидкости электрически заряжаются. Электрически заряженные капли растворяющей жидкости захватывают измельченные частицы растворяемого вещества, образуя тем самым капли требуемого раствора. Сепарация электрически заряженных капель раствора от воздушного потока может осуществляться известными методами, например, путем осаждения их на заземленном пористом осадительном электроде. Проверяют концентрацию полученного раствора, сравнивают с требуемым ее уровнем и при необходимости ее повышения полученный раствор заливают в диспергатор растворяющей жидкости. Процесс приготовления раствора повторяют до получения раствора требуемого уровня концентрации.The solute particle generator is installed in a region adjacent to the corona discharge generation region and the exit of the crushed particles to the space region adjacent to the corona discharge generation system from the side of the corona electrode is oriented. A substance (preparation) intended for dissolution is installed in a device for grinding a soluble substance. The liquid intended for the preparation of the solution is poured into the dispersant and the outlet nozzle of the dispersant is oriented to the distribution region of the crushed particles. They include a corona generation system, a solute particle generator, and a liquid dispersant. In the corona discharge region, the crushed particles and droplets of the solvent liquid are electrically charged. Electrically charged droplets of the solvent liquid capture the ground particles of the solute, thereby forming drops of the desired solution. The separation of electrically charged droplets of the solution from the air stream can be carried out by known methods, for example, by depositing them on a grounded porous precipitation electrode. Check the concentration of the resulting solution, compare with its desired level and, if necessary, increase it, the resulting solution is poured into the dispersant of the solvent liquid. The process of preparing the solution is repeated until a solution of the desired concentration level is obtained.
На рис.1 представлена условная схема устройства, обеспечивающего реализацию предлагаемого метода.Figure 1 shows a schematic diagram of a device that provides the implementation of the proposed method.
Устройство содержит систему генерации коронного разряда, включающую коронирующий электрод 1, установленный на изоляторах 2 с зазором δ относительно заземленного осадительного электрода 3, установленного в корпусе 4 над емкости для сбора раствора 5. Конструкции коронирующего электрода достаточно подробно освещены в литературе по электрофильтрам. См., например, http://oemz.net/files/demz_precipitator.pdf, http://niiogaz.ru/index.php?option:=com_content&task=view&id=27&Itemid-23.The device comprises a corona discharge generation system including a
Конструктивное выполнение схемы крепления коронирующего электрода не является принципиальным и может быть выполнено, исходя из общих норм проектирования, и отличаться от схемы, представленной на рис.1. Основная задача крепления состоит, с одной стороны, в надежном обеспечении гарантированного зазора между коронирующим электродом 1 и осадительным электродом 3 δ, и, с другой стороны, в обеспечении надежной электрической изоляции его от заземленной поверхности. Осадительный электрод 3 выполнен пористым. Конструктивная схема выполнения пористого осадительного электрода 3 может быть различной. Основное требование - малое сопротивление для прохода воздушного потока, и размер пор должен быть таким, чтобы капиллярные силы не препятствовали стеканию сепарируемой жидкости. Пористый электрод может быть выполнен в виде обычной электропроводной сетки, либо, например, в виде схем, описанных в патентах на изобретение: №2293597, опубликованном 20.02.2005 г., бюл. №5, №2356632, опубликованном 27.05.2009 г. Коронирующий электрод 1 электрически соединен с источником питания 6. С областью пространства 7 в корпусе 4 со стороны коронирующего электрода соединены выходные сопла диспергатора растворяющей жидкости 8 и генератора частиц растворяемого вещества 9. Для прохода воздуха в корпусе устройства выполнены входное 10 и выходное 11 отверстия.The constructive implementation of the attachment scheme of the corona electrode is not fundamental and can be performed based on general design standards and differ from the circuit shown in Fig. 1. The main purpose of the fastening is, on the one hand, to reliably ensure a guaranteed gap between the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Предназначенное для приготовления раствора вещество устанавливается в генератор частиц растворяемого вещества 9. В диспергатор растворяющей жидкости 8 заливается растворяющая жидкость. Включается генератор частиц растворяемого вещества 9 и диспергатор растворяющей жидкости 8, на коронирующий электрод подается от источника питания высокое напряжение, достаточное для устойчивого горения коронного разряда. Значение высокого напряжения определяется из общих условий, см., например, Физика газового разряда. Ю.П.Райзер, Издательский дом «Интеллект», 2009. Выходящие из сопла генератора 9 частицы растворяемого вещества и капли растворяющей жидкости из сопла диспергатора 8 заполняют пространство 7 корпуса 4 перед коронирующим электродом 1. Вследствие генерации коронного разряда возникает ионный ветер, который прокачивает воздух через входное 10 и выходное 11 отверстие устройства и увлекает образуемую воздушно-капельную смесь растворяющей жидкости и частиц растворяемого вещества в область коронного разряда между коронирующим электродом 1 и осадительным электродом 3. В области коронного разряда частицы растворяемого вещества осаждаются на капли жидкости, образуя капли требуемого раствора. Процесс захвата мелких частиц каплями жидкости проверен в лабораторных условиях, захватываются практически все частицы. См.: Лапшин В.Б., Палей А.А., Балышев А.В., Болдырев И.А., Дубцов С.Н., Толпыгин Л.И. «Эволюция аэрозолей нанометрового диапазона в сухой и увлажненной газовой среде при воздействии коронного разряда. Журнал «Оптика атмосферы и океана», том 23, 2011, №11, стр. 997-1001. Далее капли полученного раствора сепарируются от воздушного потока на осадительном электроде 3 и собираются в емкости 5. Производят проверку уровня концентрации полученного раствора. При необходимости повышения концентрации раствора собранный в емкости 5 раствор помещается в диспергатор 8, и процесс приготовления раствора повторяют до тех пор, пока не достигнут требуемого уровня концентрации.The substance intended for the preparation of the solution is installed in the particle generator of the
При измельчении растворяемого вещества электрофизическим воздействием, путем формирования условий эрозии коронирующего электрода в коронном разряде процесс приготовления раствора реализуется следующим образом. Предназначенное для приготовления раствора растворяемое вещество выполняется в виде изделия с малым радиусом кривизны поверхности (тонкий провод, тонкая пластина, наконечник иглы и пр.) и закрепляется на рабочем электроде, установленном изолировано с зазором относительно заземленного осадительного электрода. Рабочий электрод может быть выполнен в виде конструкции, аналогичной известным конструкциям коронирующих электродов. См., например, http://oemz.net/files/demz_precipitator.pdf., http://niiogaz.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=:27&Itemid=23, в которых элементы рабочей поверхности (конструктивные элементы с малым радиусом кривизны, обращенные к поверхности осадительного электрода) выполнены из растворяемого вещества. Крепление растворяемого вещества на рабочем электроде может быть осуществлено известными способами, например, в виде обычного зажима либо нанесением растворяемого вещества на острые кромки коронирующего электрода.When grinding the soluble substance by electrophysical exposure, by forming the conditions of erosion of the corona electrode in the corona discharge, the process of preparing the solution is implemented as follows. The soluble substance intended for the preparation of the solution is made in the form of an article with a small radius of curvature of the surface (thin wire, thin plate, needle tip, etc.) and is fixed to the working electrode, which is installed isolated with a gap relative to the grounded precipitation electrode. The working electrode can be made in the form of a design similar to the known designs of the corona electrodes. See, for example, http://oemz.net/files/demz_precipitator.pdf., Http://niiogaz.ru/index.php?option=com_content&task=view&id= : 27 & Itemid = 23, in which elements of the working surface (constructive elements with a small radius of curvature facing the surface of the precipitation electrode) are made of soluble substance. The fastening of the solute on the working electrode can be carried out by known methods, for example, in the form of a conventional clamp or by applying a solute to the sharp edges of the corona electrode.
При подаче на рабочий электрод высокого напряжения, между элементами его поверхности, обращенными к заземленному осадительному электроду, и осадительным электродом формируется электрический разряд. Процесс горения разряда сопровождается вырыванием мелких частиц с поверхности рабочего электрода и выносом их в область электрического разряда (пространство между рабочим и осадительным электродом). Процесс выноса мелких частиц с рабочего электрода во время электрического разряда достаточно подробно освещен в литературе. См., например, Э.И.Асиновский, А.А.Петров, И.С.Самойлов. Эрозия медного катода в отрицательном коронном разряде. Журнал «Теоретическая физика». 2008, том 78, вып.2., Исследование эрозии катода в отрицательном коронном разряде. Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. по специальности ВАК 01.04.08 Петрова А.А. В качестве высоковольтного источника питания может быть использованы широко представленные на рынке высоковольтные источники питания, используемые в электрофильтрах, ксероксах, лазерах и пр. Основное требование - обеспечение требуемого значения напряженности электрического поля, при котором формируется устойчивый коронный разряд и происходит эрозия рабочего электрода. Значение высокого напряжения определяется из общих условий, см., например, Физика газового разряда. Ю.П.Райзер. Издательский дом «Интеллект», 2009. В процессе горения коронного разряда включают диспергатор и получаемую воздушно-капельную дисперсию, содержащую капли растворяющей жидкости направляют в область генерации коронного разряда. В области генерации коронного разряда мелкие частицы захватываются каплями растворяемой жидкости, образуя требуемый раствор. Далее капли полученного раствора сепарируются от воздушного потока и собираются в емкость. Для эффективной сепарации капель раствора может быть рекомендован метод с использованием пористого осадительного электрода, эффективность сбора капель увеличивается. Сепарируются от воздушного потока практически все капли. См., например, Лапшин Б.В., Иванов В.Н., Ераньков В.Г., Палей А. А., Романов Н.П., Савченко А.В., Толпыгин Л.И., Швырев Ю.Н. «Новые возможности совместного использования электрического ветра и электрофильтров для рассеяния теплых туманов». Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 269 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2010/021.pdf. При необходимости приготовления раствора большей концентрации, полученный раствор снова помещают в диспергатор и процесс приготовления раствора повторяют до получения требуемо концентрации раствора.When a high voltage is applied to the working electrode, an electric discharge is formed between the elements of its surface facing the grounded precipitation electrode and the precipitation electrode. The process of burning the discharge is accompanied by the tearing out of small particles from the surface of the working electrode and their removal into the region of the electric discharge (the space between the working and sedimentation electrodes). The process of removal of small particles from the working electrode during an electric discharge is described in sufficient detail in the literature. See, for example, E.I. Asinovsky, A.A. Petrov, I.S. Samoilov. Erosion of a copper cathode in a negative corona discharge. Journal "Theoretical Physics". 2008, Volume 78, Issue 2., Investigation of cathode erosion in a negative corona discharge. The dissertation for the degree of Ph.D. specialty VAK 01.04.08 Petrova A.A. High-voltage power supplies widely used on the market, used in electrostatic precipitators, photocopiers, lasers, etc., can be used as a high-voltage power source. The main requirement is to provide the required value of the electric field strength at which a stable corona discharge is formed and erosion of the working electrode occurs. The high voltage value is determined from the general conditions; see, for example, Gas Discharge Physics. J.P. Riser. Intellect Publishing House, 2009. In the process of burning a corona discharge, a dispersant is turned on and the resulting airborne dispersion containing droplets of dissolving liquid is sent to the corona discharge generation region. In the field of corona discharge generation, small particles are captured by drops of a dissolved liquid, forming the desired solution. Next, drops of the resulting solution are separated from the air stream and collected in a container. For efficient separation of solution droplets, a method using a porous precipitation electrode may be recommended; the efficiency of droplet collection is increased. Almost all drops are separated from the air stream. See, for example, Lapshin B.V., Ivanov V.N., Erankov V.G., Paley A.A., Romanov N.P., Savchenko A.V., Tolpygin L.I., Shvyrev Yu. N. “New opportunities for sharing electric wind and electrostatic precipitators to disperse warm mists.” Electronic scientific journal “RESEARCHED IN RUSSIA” 269 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2010/021.pdf. If it is necessary to prepare a solution of a higher concentration, the resulting solution is again placed in a dispersant and the process of preparing the solution is repeated until the desired concentration of the solution is obtained.
На рис.2 представлена схема устройства, позволяющая реализовать предлагаемый способ. Для получения мелких частиц растворяемого вещества используется коронный разряда. Устройство включает в себя коронируюших электрод 1, установленный на изоляторах 2 с зазором относительно заземленного осадительного электрода 3. Осадительный электрод 3 и изоляторы 2 закреплены в корпусе 4. На рис.2 представлена схема, когда в качестве осадительного электрода используется пористая конструкция, установленная над емкостью 5 для сбора приготовленного коллоидного раствора. Коронирующий электрод 1 соединен с высоковольтным источником питания 6. С целью обеспечения устойчивого коронного разряда (постоянство тока коронного разряда в заданном диапазоне изменения) высоковольтный источник питания может быть снабжен системой регулирования, обеспечивающей автоматическое регулирование выходного напряжения, аналогичной микропроцессорному регулятору МЭФИС 03, используемому в источниках питания электрофильтров (см. http://www.ramenergy.ru/catalog_р14.html). Перед коронирующим электродом 1, с противоположной от осадительного электрода 3 в области пространства 7, прилегающей к коронирующему электроду 1 корпуса 4, установлен диспергатор жидкости 8. В качестве диспергатора 8 может быть использованы известные схемы диспергирования, например широко используемые в медицинской технике ультразвуковые диспрегаторы. Коронирующий электрод 1 содержит элементы крепления (на рис.1 не показан) для установки предназначенного для приготовления раствора растворяемого вещества 9. Растворяемое вещество 9 выполнено с малым радиусом кривизны поверхности, обращенной к осадительному электроду 3, и может быть выполнено в виде тонкой пластинки 9. Пластинка 9 вставлена в прорезь, выполненную в коронирующем электроде со стороны, обращенной к осадительному электроду 3 (на рис.2 не показана) с зазором δ относительно осадительного электрода 3. С целью экономии растворяемого вещества пластинка 9 может быть выполнена из любого удобного для использования вещества, на торцевой поверхности, обращенной к осадительному электроду 3, закреплено растворяемое вещество. Для обеспечения свободного прохода воздуха в корпусе 4 предлагаемого устройства выполнены входное 10 и выходное 11 отверстия.Figure 2 shows a diagram of the device, which allows to implement the proposed method. A corona discharge is used to obtain small particles of a solute. The device includes a
Устройство работает следующим образом. Жидкость, предназначенная для приготовления раствора, заливается в диспергатор 8. Пластинка 9 с нанесенным на ее торцевую поверхность растворяемого препарата устанавливается на коронирующий электрод 1 с зазором δ относительно осадительного электрода 3. Включается высоковольтный источник питания 6. В процессе горения коронного разряда генерируются мелкие частицы растворяемого вещества, и возникает ионный ветер, направленный от коронирующего электрода 1 к осадительному электроду 3 (на рис. бозначен стрелкой W). При выполнении осадительного электрода 3 пористым, ионный ветер входит через отверстие 10, проходит через систему генерации коронного разряда, далее через поры осадительного электрода 3 и выходит из отверстия 11. Одновременно с подачей на рабочий электрод 1 высокого напряжения включают диспергатор 8, предварительно заполненный растворяющей жидкостью. Генерируемую диспергатором 8 воздушно капельную дисперсию направляют в область 7, прилегающую к коронирующему электроду 1 системы генерации коронного разряда. Образуемая воздушно-капельная дисперсия растворяющей жидкости увлекается ионным ветром и выносит капли растворяющей жидкости в область коронного разряда между коронирующим электродом 1 и осадительным электродом 3.The device operates as follows. The liquid intended for the preparation of the solution is poured into the
В области коронного разряда в образовавшейся воздушно-капельной дисперсии происходят сложные микрофизические процессы, в результате которых вылетающие из коронирующего электрода мелкодисперсные частицы растворяемого вещества захватываются окружающими их электрически заряженными каплями. Интенсивность захвата мелкодисперсных частиц и соответственно степень их растворения в каплях определяются в основном расстоянием между аэрозольными частицами и каплями, которое тем меньше, чем больше концентрация капель. Как показали экспериментальные исследования, при концентрации капель более 102 1/cм3 значительная часть мелкодисперсных частиц, включая субмикронную составляющую, захватываются электрически заряженными каплями. Далее, электрически заряженные капли полученного раствора при прохождении газового потока через пористый осадительный электрод 3, осаждаются на его заземленной поверхности. Очищенный газовый поток выносится за пределы пористого осадительного электрода 3 ионным ветром. Собранные на поверхности осадительного электрода 3 капли раствора укрупняются и выводятся известными способами. Например, стекают вниз за счет гравитационных сил и собираются в емкости 5.In the area of the corona discharge in the resulting droplet dispersion, complex microphysical processes take place, as a result of which finely dispersed particles of the solute emitted from the corona electrode are captured by electrically charged drops surrounding them. The capture rate of the fine particles and, accordingly, the degree of their dissolution in the droplets are determined mainly by the distance between the aerosol particles and the droplets, which is the smaller, the greater the concentration of droplets. As experimental studies have shown, at a droplet concentration of more than 10 2 1 / cm 3, a significant part of the fine particles, including the submicron component, are captured by electrically charged drops. Further, electrically charged droplets of the resulting solution, when the gas stream passes through the
В качестве пористого осадительного электрода 3 может использоваться обычная электропроводная сетка. Размер ячеек сетки, толщина проводов и прочие конструктивные параметры выбираются из общих принципов проектирования.As the
Предложенный способ позволяет использовать различные методы получения мелких частиц растворяемого вещества. Так, например, как показали исследования, проведенные с участием авторов предлагаемого изобретения, устройство, изготовленное по подобию щеточного узла электродвигателя, является генератором мелкодисперсных частиц нанометрового диапазона. См., например, О.V.Karpov, D.М.Balakhanov, Е.V.Lesnikov, D.A.Dankin, V.В.Lapshin, A.A.Paliy, А.V.Syroeshkin, V.A.Zagaynov, I.Е.Agranovskii NANOPARTICLES IN AMBIENT AIR. MEASUREMENT METHODS NANOMETROLOGY, Measurement Techniques, Vol.54, No.3, June, 2011.The proposed method allows the use of various methods for producing fine particles of a soluble substance. So, for example, as shown by studies conducted with the participation of the authors of the present invention, a device made in the likeness of a brush assembly of an electric motor is a generator of fine particles of the nanometer range. See, e.g., O.V. Karpov, D.M. Balakhanov, E.V. Lesnikov, DADankin, V.V. Lapshin, AAPaliy, A.V. Syroeshkin, VAZagaynov, I.E. Agranovskii NANOPARTICLES IN AMBIENT AIR. MEASUREMENT METHODS NANOMETROLOGY, Measurement Techniques, Vol. 54, No.3, June, 2011.
Реализация предлагаемого способа путем формирования частиц растворяемого вещества с помощью щеточного узла электродвигателя осуществляется следующим образом. Щетки изготавливаются из материала препарата. Коллекторные пластины электродвигателя изготавливаются из более жесткого материала. При подаче напряжения на щетки вал двигателя вращается, в щеточном узле вследствие коммутационных процессов происходят искровые разряды, вырывающие из поверхности щеток мелкодисперсные частицы, которые воздушным потоком охлаждающего вентилятора выносятся наружу. Воздушный поток, содержащий мелкодисперсные частицы растворяемого препарата направляется в область генерации коронного разряда, куда одновременно направляются воздушно-капельная дисперсия, образованная диспергированием растворяющей жидкости. В области коронного разряда мелкодисперсные частицы растворяемого препарата захватываются каплями жидкости, образуя капли требуемого раствора.Implementation of the proposed method by forming particles of a soluble substance using a brush assembly of an electric motor is as follows. Brushes are made from the material of the drug. Motor manifold plates are made of more rigid material. When voltage is applied to the brushes, the motor shaft rotates, spark discharges occur in the brush assembly due to switching processes, tearing out fine particles from the surface of the brushes, which are carried out by the air flow of the cooling fan. An air stream containing finely divided particles of the drug to be dissolved is directed to the corona discharge generation region, where airborne dispersion formed by dispersing the solvent liquid is simultaneously directed. In the area of the corona discharge, finely dispersed particles of the drug to be dissolved are captured by drops of liquid, forming drops of the desired solution.
Предложенный способ обеспечивает образование раствора на каждой отдельной капле растворяющей жидкости, что гарантирует равномерное распределение растворяемого препарата по всему объему жидкости и обеспечивает достижение заявленной цели изобретения. Заявленная цель достигается наличием в предложенном решении новых существенных, ранее неизвестных признаков.The proposed method provides the formation of a solution on each individual drop of a solvent liquid, which guarantees a uniform distribution of the drug to be dissolved throughout the volume of liquid and ensures the achievement of the stated objective of the invention. The stated goal is achieved by the presence in the proposed solution of new significant, previously unknown features.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012131006/05A RU2505353C1 (en) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Method of obtaining colloid solution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012131006/05A RU2505353C1 (en) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Method of obtaining colloid solution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2505353C1 true RU2505353C1 (en) | 2014-01-27 |
Family
ID=49957643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012131006/05A RU2505353C1 (en) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | Method of obtaining colloid solution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2505353C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644176C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of producing stable high-concentrated organosols based on silver nanoparticles to produce conductive films |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088234C1 (en) * | 1994-11-25 | 1997-08-27 | Институт высокомолекулярных соединений РАН | Water-soluble bactericidal composition and a method of its preparing |
| RU2088328C1 (en) * | 1994-08-03 | 1997-08-27 | Кемеровский государственный университет | Method of preparing colloid solutions of metals |
| EP1604761A1 (en) * | 2003-03-03 | 2005-12-14 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal colloid and catalyst produced from such metal colloid |
| RU2357797C2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-06-10 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Colloid metal nanoparticles solution process |
-
2012
- 2012-07-20 RU RU2012131006/05A patent/RU2505353C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2088328C1 (en) * | 1994-08-03 | 1997-08-27 | Кемеровский государственный университет | Method of preparing colloid solutions of metals |
| RU2088234C1 (en) * | 1994-11-25 | 1997-08-27 | Институт высокомолекулярных соединений РАН | Water-soluble bactericidal composition and a method of its preparing |
| EP1604761A1 (en) * | 2003-03-03 | 2005-12-14 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha | Metal colloid and catalyst produced from such metal colloid |
| US20060079396A1 (en) * | 2003-03-03 | 2006-04-13 | Masayuki Saito | Metal colloid and catalyst produced from such metal colloid |
| RU2357797C2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-06-10 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Colloid metal nanoparticles solution process |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2644176C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-02-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of producing stable high-concentrated organosols based on silver nanoparticles to produce conductive films |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1248784C (en) | Electrostatic atomisation device | |
| CN100531922C (en) | Electrostatic atomizing device and humidifier using this | |
| CN105556216B (en) | Humidifier and the air conditioner for having humidifier | |
| RU2456356C1 (en) | Nanosilver colloidal solution and preparation method thereof | |
| JPH08504126A (en) | Dispensing device | |
| RU2505353C1 (en) | Method of obtaining colloid solution | |
| JP5845525B2 (en) | Submerged electrospray method and submerged electrospray apparatus | |
| CN110526790A (en) | A kind of boron of core-shell structure/potassium nitrate preparation method | |
| CN104261391B (en) | Self-supported graphene hydrogel membrane and preparation method thereof | |
| Jaworek et al. | Dust particles precipitation in AC/DC electrostatic precipitator | |
| Wang et al. | Research progress of electrostatic spray technology over the last two decades | |
| Shimizu et al. | Transport mechanism of chemical species in a pin-water atmospheric discharge driven by negative voltage | |
| Dau et al. | In-air particle generation by on-chip electrohydrodynamics | |
| CN102350280A (en) | Electrostatic drop generating device with ultrasonic vibration apparatus and method for preparing drug loaded gel microballoon using the same | |
| Wang et al. | Enhancing the collection efficiency of a gas cyclone with atomization and electrostatic charging | |
| JP2015213905A (en) | Liquid electrospray method and liquid electrospray apparatus | |
| EP3583832A1 (en) | Spraying apparatus and method for spraying crops | |
| Grafahrend et al. | Development and optimization of an electrospraying device for the continuous collection of nano-and microparticles | |
| JP5188053B2 (en) | Nanoparticle production method | |
| Justen et al. | Preparation of micron and submicron particles via spray drying and electrostatic precipitation | |
| CN114777270A (en) | Purifying device | |
| WO2020207680A1 (en) | Electrostatic precipitator | |
| Jayasinghe | Electrospray printing: Unravelling the history of a support free three-dimensional additive manufacturing technology | |
| SU1018609A1 (en) | Electric aerosol sprayer | |
| Jayasinghe | Bio‐electrosprays: The development of a promising tool for regenerative and therapeutic medicine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150721 |