СТРУЙНЫЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ НАНОЧАСТИЦ
JET-TYPE REACTOR FOR NANOPARTICLES SURFACE PROCESSING

Область техники
Реактор относится к химической промышленности и может быть использован для проведения процессов поверхностной обработки наночастиц (модификации поверхности наночастиц путем химических реакций или адсорбции на поверхности наночастиц органических или неорганических веществ).
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен реактор для проведения поверхностной обработки наночастиц, содержащий: камеру, с расположенным в ней поддоном с наночастицами, распылители веществ, которые наносятся на поверхность наночастиц и механизма, создающего вибрацию поддона с наночастицами для обеспечения однородной поверхностной обработки наночастиц (RU 2344902, B22F 1/02, C23C 14/34). Недостаток этого устройства - низкая производительность при относительно больших габаритах.
Наиболее близким к предлагаемому реактору является струйный реактор, содержащий корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода частиц, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа, камеру смешения и диффузор (RU 2223916, C01G 23/08). Такой реактор успешно применяется для обесхлоривания (удаления хлора с поверхности) и поверхностной обработки частиц с размерами более 100 нм (500…200 нм). Недостаток такого реактора - необходимость дополнения оборудованием, осуществляющим сепарацию частиц. Причем такое оборудование (например, циклоны) не эффективно для сепарации наночастиц.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого изобретения направлена на дополнение процесса поверхностной обработки сепарацией наночастиц в струйном химическом реакторе.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в реакторе для проведения процесса поверхностной обработки наночастиц, содержащем корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода наночастиц, в которой соосно установлено сверхзвуковое сопло с патрубком подачи рабочего газа, камеру смешения и диффузор, причем диффузор непосредственно соединен с конусообразной или цилиндрической сепарационной камерой, при этом сепарацию наночастиц от несущего газа производят в сепарационной камере, содержащей фильтр Петрянова, причем фильтр Петрянова расположен под острым углом к потоку несущего газа.
Такая конструкция реактора обеспечивает периодическое встряхивание фильтра Петрянова ударными волнами, образующимися при истечении газа из сверхзвукового сопла. Периодическое встряхивание необходимо для очистки поверхности фильтра Петрянова. Непосредственное соединение сепарационной камеры с диффузором реактора обеспечивает необходимую интенсивность ударных волн.
Расположение фильтра Петрянова под острым углом к оси реактора обеспечивает большую поверхность фильтра и способствует интенсивному встряхиванию гофрированной поверхности фильтра Петрянова сверхзвуковой струей. Выгружают наночастицы через люк, расположенный в нижней стенке сепарационной камеры.
Работает струйный реактор для поверхностной обработки наночастиц следующим образом. Наночастицы поступают в приемную камеру 1 через периферийный патрубок 2. Газ вместе с поверхностно-активными органическими или неорганическими веществами подают в приемную камеру через сверхзвуковое сопло 3. В камере смешения 4, куда поступают и наночастицы и сверхзвуковая струя газа с поверхностно-активными веществами, происходит интенсивный массообмен, сопровождающийся химическими реакциями на поверхности наночастиц. Массообмен и химические реакции на поверхности наночастиц интенсифицируются ударными волнами, возникающими при истечении из сопла сверхзвуковой струи газа. В диффузоре 5, куда из камеры смешения попадают наночастицы вместе с газом, продолжаются процессы массообмена и химические реакции на поверхности наночастиц. В сепарационной камере 6, непосредственно соединенной с диффузором, производится сепарация газа от наночастиц на фильтре Петрянова 7. Ударные волны встряхивают фильтр Петрянова, обеспечивая эффективную работу фильтра. Задержанные фильтром наночастицы остаются в сепарационной камере. Подачу газа и наночастиц периодически прекращают и отсепарированные наночастицы выгружают через люк 8, расположенный в нижней части сепарационной камеры.
Поскольку работа предлагаемого струйного реактора требует периодической остановки подачи наночастиц и размеры струйного реактора не могут быть велики, предлагаемый струйный реактор применим лишь для мелкотоннажного производства, производительностью до 10 кг/час наночастиц.