Способ получения монодисперсных аэрозолей

ЯО, 103153 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРС т,4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Институт химической кинетикии горения Сибирского отделения АНСССР и Новосибирский государственныйуниверситет им. Ленинского комсомола(53) 66.069.83(088.8)(51)(57)1.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОДИСПЕРСНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ, включающий насыщение ,газового потока парами вещества аэрозо"ля с последующим его охлаждением дотемпературы возникновения зародышеобразования, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качествааэрозоля путем уменьшения шириныспектра распределения частиц по размерам, насыщение парами вещества проводят до концентрации 108-10"2 см З а насыщенный газовый поток выдерживают при температуре зародышеобразования в течение времени, определяемого из выраженияеяЧ пПгде Е - длина свободного пробега молекул воздуха в газовой фазе,см;и - концентрация паров вещества,к - радиус аэрозольных час иц,см;Ч - молекулярный объем конденсирующего вещества,смЗ;Э - коэфФициент иФфузии в газовой Фазе, см /с, после чегопропускают через поглощающиепары элементы;2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и йя тем, что в качестве погло щающих пары элементов используют сетчатые или трубчатые диФФузионные батареи.1 103153Изобретение относится к физике высокодисперсных материалов и может быть использовано как для создания новых типов высокодисперсных материалов, так и в научных целях для изуче" ния свойств частиц размеров от нескольких ангстрем до нескольких сотен ангстрем.Известен способ пблуцения моно- дисперсных аэрозолей сущность кото рого заслочается в насыщении газово" го потока парами вещества аэрозоля до концентрации и10" см З и последу. ющем охлаждении.В газовом потоке возникают зна чительные пересыщения, система становится нестабильной и начинается процесс гомогенного зародышеобразо-. вания и роста аэрозольных частиц 1 1.Однако процесс гомогенного заро дышеобразования носит пороговый, практически неуправляемый характер. В результате получается широкий спектр распределения частиц по размерам с 4 = 15-2 и более. 25Наиболее 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 разбавляю- щего потока, получают возможность ре гулировать средний размер частиц в значительном диапазоне размеров 1,от О А до нескольких тысяч ангстрем)21.Однако известный способ также не позволяет изменить спектр распределе ния частиц по размерам, т.е. не позволяет получить спектр распределе" ния частиц по размерам 64 = 1,1-1,2,Следует отметить что в, физике высокодисперсных систем вид распределения частиц по размерам принимается логнормальным. Основным параметром, характеризующим ширину такого распре-, деления, является величина Д (полу- Ширина спектра )- стандартное геомет-у рическое отклонение для логнормального распределения. Для большинства за.- дач физики аэрозолей и физики высоко. дисперсных материалов монодисперсными можно считать только спектры с81,1-1,2,То есть аэрозоли полученные известными способами, не удовлетвори-тельны по качеству для большинствазадач физики аэрозолей и физики высокодисперсных материалов.Цель изобретения - пооышение качества аэрозоля путем уменьшения ширины спектра распределения частиц поразмерам.указанная цель достигается тем,что согласно способу получения монодисперсных аэрозолей, включающемунасыщение газового потока .парамивещества аэрозоля с последующим егоохлаидением до температуры возникновения зародышеобразования, насыщение парами ое 8 щестоа проводят до концентрации 10 -1 О сма насыщенныйгазовый поток выдерживают при температуре зародышеобразования о течение времени, определяемого из выраже.ния 1 Рогде 0 - длина свободного пробега мо"лекул воздуха о газовой фазе, см;и - концентрация паров вещества,с 4-3к - радиус аэрозольных частиц,см;Ч - молекулярный объем конденсиорующего вещества, см3; коэффициент д 2 иффузии в газо;вой Фазе, см /спосле чего пропускают через поглощающие пары элементы.При этом о качестве поглощающихпары элементов используют сетчатыеили трубчатые диффузионные батареи.Предлагаемый способ реализован настандартном аэрозольном генераторе,соединенном с диффузионной батареей,На фиг. 1 показаны характерныеспектры распределения частиц по раз-мерам аэрозоля, полученного известным способом; на,фиг, 2 - спектрымонодисперсного аэрозоля, полученного предлагаемым способом,П р и м е р 1, В аэрозольном генераторе газовый поток насыщают парами иодистого серебра до концентрации П 1.= 10 слез, Затем поток охлаж 10дают до 320 К ( начало образования аэрозольных частиц ) и выдерживают приэтой температуре 1-2 с,после чего про3 : . 1031530 4 пускают через трубчатую диффузионную щаютсл ( процесс подавляется) и полу- батарею с диаметром капилляров 0,2 мм.чают аэрозоль с узким заранее эа- В результате получают монодисперсныйданнМм ) спектром распределения час аэрозоль с од - - 1,1, средний размертиц по размерам (фиг. 2 ). частиц 20 А фиг; 2.) . 5 .Исследования показали, что можновесьма эффективно управлять временем,П р и м е р 2. Газовый поток на- . в.течение которого происходит обра" сыщают,парами серебра до концентра"зование частиц, меняя концентрацию ции и.в . 10 см . Охлаждают до 280 .К . паров вещества аэрозоля. Так, если:Э -3 .и выдерживают 10 с. Затем поток про-10 начальная концентрация п 10 см пускают через сетчатуюдиффузионную то процесс эародышеобразования длит" батарею с размером ячейки 027 мм. ся меньше секунды, а затем переходит Получают монодисперсный аэрозоль с в неуправляемую стадию 1,коагуляцию Д:= 1,2, средний размер частиц 50 й частиц). При концентрациях р ) 10 см12 ГЗ (фиг 2 о), 15 не удается растянуть процесс во вре"Как показали эксперименты,при мени 1,он неуправляем). Согласно пред- концентрации паров вещества аэроэо- лагаемому способу при концентрации лл и 10см З не удается зарегист- й ( 1 О"см З процесс растягивается рировать образование аэрозоля, При на десятки секунд, благодаря чему концентрациях и )1 ОЯ:мкак в 0 появляется возможность вмешательства известном способе) процесс зародыше- в процесс зародышеобразованил на раз" образования становится неуправляемым личных его стадиях.и спектр получается широким. На фиг.1 . Таким образом, предлагаемый способ видно, что если в начальный момент позволяет получать монодисперсный аэ" времени 1,3 с ) распределение узкое, 2 розоль с узким спектром распределето затем ширина спектра возрастает, ния частиц по размерам (6=11-12 ), Это связано с присутствием в газовом при этом ширину спектра и размерпотоке 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 концентрации30зионную батарею пары вещества погло- .паров аэрозоля в диапазоне 10.-10 смСоставитель В. ЛяпинаТехрев О НецеТираж 6891 Государственного комитетделам изобретений и открыМосква Ж-Я Раушскал наПП "Патент", г. УжГОРОд У ор М.Демчикеое Корре Редактор Заказ 52 иал