En
Ru
Vol. 49 (2013), Issue 3, p. 35-42
Электроразрядная технология и оборудование для получения новых углеродных наноматериалов
Abstract
УДК 537.528:621.762
Предложен непрерывный и безотходный технологический процесс, который состоит из совокупности одновременно осуществляемых операций по электроразрядной обработке углеродной жидкости в реакторах путем воздействия на нее высоких температур и давлений, формируемых плазменным каналом разряда, отбору и разделению продуктов обработки в фильтрующих либо центробежных разделительных устройствах и рециркуляции очищенного сырья в замкнутой гидросистеме. Производимый продукт, в зависимости от применяемого способа отбора и разделения, представляет собой густую пастообразную массу, либо сухую порошковую смесь, содержащую различные модификации углерода – фуллерены, нанотрубки и наноалмазы в количестве до 10% от общего веса. Опытный образец созданного электротехнологического оборудования обеспечивает производительность обработки от 0,02 до 1,5 кг/час, имеет максимальную установленную мощность – 5 кВ×А, удельные энергозатраты составляют от 0,1 до 10 МДж/кг.
Разработан для промышленного применения генератор импульсных токов с микропроцессорным управлением и максимальной по условиям релаксации среды и восстановления разрядного промежутка частотой следования разрядных импульсов 200 Гц. Это открывает возможность обеспечения гибкого регулирования характеристик технологического процесса и сдвига соответствующего диапазона производительности однореакторных систем в область от 0,4 до 30 кг/час.
Технологию дополняет разработанная методика обогащения производимого ультрадисперсного порошка, которая содержит оригинальную последовательность физико-химических методов (магнитное разделение, кислотную обработку, хроматографическую очистку и др.) и позволяет повысить целевую селективность продуктов обработки.
Ключевые слова: электроразрядная технология и оборудование, углеродные наноматериалы.
A continuous and nonwaste process is proposed, which consists of a set of simultaneous operations on electrical discharge treatment of the carbon liquid in the reactors. The liquid is exposed to high temperatures and pressures generated by the discharge plasma, selection and separation of the processed substance in the filter or centrifugal separation device. Then follows recirculation of the purified material in the closed hydraulic system. The manufactured product, depending on the method used for selection and separation, is a thick, pasty mass, or a dry powder mixture containing various modifications of carbon fullerenes, nanotubes and nanodiamonds in the amount of up to 10% of the total weight. The prototype of the electrical equipment has been buit to provide the processing performance from 0.02 to 1.5 kg/hour. It has the maximum installed power of 5 kWA, and its specific energy consumption ranges from 0.1 to 10 MJ/kg. The pulsed power source with microprocessor control has been designed for industrial applications. It allows achie-ving the maximum pulse repetition rate value of 200 Hz, which is limited by the time of the medium relaxation and dielectric strength restoration in the discharge gap. This ensures flexible regulation and a shift in the correspon-ding processing performance of the single-reactor systems in the range from 0.4 to 30 kg/hour. This technology is complemented with the developed method for enrichment of the produced ultrafine powder. It consists in the original sequence of physical and chemical methods (magnetic separation, acid treatment, chromatographic purification, etc.) and can increase the target selectivity of the processed products.
Keywords: electrical discharge technology and equipment, carbon nanomaterials.
Download full-text PDF. 3347 downloads
Web-Design Web-Development SEO - eJoom Software. All rights reserved.