DE102004038029A1 - Continuous precipitation of nanoscale products comprises chemical precipitation or solvent-nonsolvent precipitation of primary particles by rapid mixing of liquid streams in a continuous reactor - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörigen Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von morphologisch einheitlichen, nanoskalig stabilisierten Produkten mit enger Partikelgrößenverteilung durch Fällung in verstopfungsfreien Mikroreaktoren und in definierbarem, zeitlichem Abstand erfolgende Oberflächenmodifizierung.The The present invention relates to a method and associated apparatus for the continuous production of morphologically uniform, nanoscale stabilized products with narrow particle size distribution by precipitation in clog-free microreactors and in definable, temporal Spacing surface modification.
Hintergrund zur Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, dass bei Fällungen der chemische Aufbau, der physikalische Aufbau, die Morphologie und auch die strukturelle Homogenität der ausfallenden Teilchen auf vielfältige Weise beeinflusst werden können.background The object of the present invention is the fact that at felling the chemical composition, physical structure, morphology and also the structural homogeneity of the precipitating particles on diverse Way can be influenced.
Zum Erreichen einer möglichst geringen Partikelgröße ist die Energiebilanz der entstehenden Teilchen von entscheidender Bedeutung. Die Energie eines Teilchens setzt sich zusammen aus der bei der Kristallisation freiwerdenden Gitterenergie und der aufzubringenden Energie der entstehenden Oberfläche. Für sehr kleine Kristallite ist die freiwerdende Gitterenergie so klein und die aufzubringende Oberflächenenergie vergleichsweise so hoch, dass die Moleküle lieber im gelösten Zustand verbleiben. Erst für größere Kristallite, bestehend aus einer kritischen Anzahl von Molekülen wird die Gesamtenergie günstig. Die Kristallite wachsen also erst sobald die kritische Anzahl Moleküle, ab welcher die Kristallitbildung energetisch günstig ist, überschritten wird. Mit der Hilfe von Oberflächenmodifikatoren lässt sich die aufzubringende Oberflächenenergie aber verringern. Somit wird die kritische Anzahl Moleküle, ab welcher die Kristallitbildung energetisch günstig ist, herabgesetzt.To the Achieve as possible small particle size is the Energy balance of the resulting particles of crucial importance. The energy of a particle is composed of the crystallization liberated lattice energy and the energy to be applied resulting surface. For very small crystallites is so small and liberated grid energy the surface energy to be applied comparatively high, that the molecules prefer to be in the dissolved state remain. Only for larger crystallites, consisting of a critical number of molecules becomes the total energy Cheap. The crystallites grow so only as soon as the critical number of molecules, from which the crystallite formation is energetically favorable, is exceeded. With the Help of surface modifiers let yourself the surface energy to be applied but decrease. Thus, the critical number of molecules from which the Crystallization energetically favorable is, lowered.
Für die Partikelgrößenverteilung spielt zunächst die Geschwindigkeit bei der Mischung eine entscheidende Rolle. Bei einer schnell ablaufenden chemischen Fällung in einem gerührten Reaktor ist die Mischungsgeschwindigkeit, mit der die Reaktanden vermischt werden, regelmäßig langsamer als die Keimbildungsgeschwindigkeit. Darüberhinaus treten in einem solchen Reaktor bereits diffusionskontrolliert gefällte Partikel ständig mit frisch zugeführten Reaktanden und auch mit den daraus entstehenden Keimen in Kontakt. Dies führt letztlich zu einem unkontrollierbaren Partikelwachstum und unterschiedlichen Partikelgrößen.For the particle size distribution plays first the speed of mixing is crucial. at a rapid chemical precipitation in a stirred reactor is the mixing rate at which the reactants mix become slower regularly as the nucleation rate. In addition, occur in such Reactor already diffusion-controlled precipitated particles constantly with freshly added reactants and also with the resulting germs in contact. This ultimately leads to an uncontrollable particle growth and different Particle sizes.
Die Fällung in einem solchen Rührreaktor bedeutet aber weiterhin, dass die entstehenden Keime in einer noch nicht völlig durchmischten, also inhomogenen Umgebung entstehen. Inhomogene Umgebung bedeutet die Existenz von Gradienten bezüglich des pH-Wertes und auch der Konzentrationen an Reaktanden und bereits entstandenen Keimen oder auch bereits entstandenen, größeren Teilchen. Da sich bei unterschiedlichen pH-Werten häufig unterschiedliche Partikelmorphologieen bilden, bedeutet die Fällung im Rührreaktor also die Bildung von Partikeln mit breiter Partikelgrößenverteilung und dass die einzelnen Partikel zusätzlich eine morphologisch heterogene Struktur aufweisen können.The precipitation in such a stirred reactor means but continue that the emerging germs in one yet completely mixed, so inhomogeneous environment arise. Inhomogeneous environment means the existence of gradients in terms of pH and also the concentrations of reactants and already formed germs or already formed, larger particles. As with different pH values frequently form different particle morphologies, means the precipitation in the stirred reactor ie the formation of particles with a broad particle size distribution and that the individual particles additionally have a morphologically heterogeneous Structure may have.
Betrachtet man die Co-Fällung von Mischmetalloxiden, wie sie beispielsweise in Form von Indiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Indiumzinkoxid, Antimonzinkoxid für elektrisch leitfähige Beschichtungen oder die Elektrokeramik allgemein oder anderen Mischmetalloxiden, die für viele Anwendungen beispielsweise in der Katalyse benötigt werden, wird das Problem der zu langsamen Mischung bei der Herstellung durch Fällung in Rührreaktoren deutlich. Führt man eine solche Co-Fällung beispielsweise durch Eintropfen einer sauren Reaktandenlösung in eine basische Reaktandenlösung oder umgekehrt durch, ergibt sich selbst bei kräftigem Rühren innerhalb der Tropfen ein pH-Gradient, der ein inhomogenes Fällungsprodukt bewirkt, da die unterschiedlichen Metalloxide oder Metallhydroxide bei unterschiedlichen pH-Werten ausfallen.considered one the co-precipitation of mixed metal oxides, such as, for example, in the form of indium tin oxide, Antimony tin oxide, indium zinc oxide, antimony zinc oxide for electrical conductive Coatings or electroceramics in general or other mixed metal oxides, the for many applications are needed, for example, in catalysis, is the problem of too slow mixing in the production by precipitation in stirred reactors clear. Leading such co-precipitation for example, by dropping an acidic reactant solution into a basic reactant solution or vice versa, results even with vigorous stirring within the drops a pH gradient that causes an inhomogeneous precipitate, as the different metal oxides or metal hydroxides at different pH values fail.
Weiterhin finden insbesondere bei der Fällung von nanometergroßen Partikeln bereits unmittelbar nach der Fällung chemische und physikalische Stoffveränderungen statt, die die Eigenschaften von Nanopartikeln erheblich beeinflussen können. So können durch Ostwald-Reifung größere Teilchen auf Kosten kleinerer Teilchen wachsen, die dabei völlig verschwinden können.Farther especially in the precipitation of nanometer size Particles immediately after the precipitation chemical and physical substance changes instead, which significantly affect the properties of nanoparticles can. So can by Ostwald ripening larger particles grow at the expense of smaller particles that completely disappear can.
Insbesondere sind aber auch die Wechselwirkungen der Teilchen untereinander von Bedeutung. Van der Waals-Kräfte sind die eigentliche Ursache der Probleme bei der Verarbeitung von Nanopartikeln. Zwischen gleichartigen Partikeln sind sie immer anziehend und führen damit zur Agglomeration. Sie hängen linear vom Partikeldurchmesser ab und nehmen deshalb mit kleiner werdendem Durchmesser viel weniger ab als die Massenkräfte, so dass sie bei kleinen Durchmessern schließlich dominieren.Especially but are also the interactions of the particles with each other Importance. Van der Waals forces are the root cause of processing problems Nanoparticles. Between like particles they are always attractive and lead thus to the agglomeration. they hang linear from the particle diameter and therefore take less As the diameter decreases much less than the mass forces, so that they eventually dominate at small diameters.
Die stoffspezifische Hamakerkonstante ist eine Größe zur Berechnung dieser Kräfte. Die Hamakerkonstante hängt aber von den Dielektrizitätskonstanten εT der Teilchen und des Dispersionsmediums εM ab und steigt mit deren Differenz (εT – εM), die in Luft zwangsläufig größer ist als in Flüssigkeiten. Deshalb ist die Van der Waals-Wechselwirkung bei Keramikpartikeln in Wasser deutlich kleiner als in Luft. Demnach befinden sich Partikel, die zunächst isoliert und erst anschließend zur Stabilisierung oberflächenmodifiziert werden sollen, als trockenes Pulver in einem Potentialminimum und sind anschließend nur mit hohem Aufwand wieder voneinander zu trennen.The substance specific Hamakerkonstante is a size for the calculation of these forces. However, the hamburger constant depends on the dielectric constants ε T of the particles and the dispersion medium ε M and increases with their difference (ε T - ε M ), which is inevitably greater in air than in liquids. Therefore, the Van der Waals interaction is significantly smaller for ceramic particles in water than in air. Accordingly, particles that are initially isolated and then surface-modified for stabilization, are dry powder in a potential minimum and are subsequently only with great effort to separate again.
Die industriell derzeit am meisten genutzten Methoden zur Herstellung von Nanopartikeln aus Gasphasen oder pyrogenen Prozessen führen wegen der hohen Van der Waals-Kräfte in Luft zwangsläufig zu agglomerierten Produkten. Zusätzlich führen die bei den pyrogenen Verfahren zwangsläufig hohen Temperaturen zu irreversiblen Agglomerationen. Dass diese Methoden industriell dennoch die am meisten verwendeten Verfahren sind und sogar noch weiter ausgebaut werden, liegt daran, dass diese Verfahren direkt zu trockenen, verkaufsfähigen Produkten führen und nasschemische Methoden zur Fällung von Nanopartikeln bislang meist nicht zu optimalen Ergebnissen geführt haben.The industrially currently the most widely used methods of production nanoparticles from gas phases or pyrogenic processes cause the high van of the Waals forces in air inevitably to agglomerated products. additionally to lead the inevitably high temperatures in the pyrogenic process too irreversible agglomerations. That these methods are industrial yet the most used methods are and even further The reason for this is that these processes are directly salable products to lead and wet chemical methods for precipitation of nanoparticles have so far usually not led to optimal results.
Ursache dafür ist bei Fällungen, neben den bereits erwähnten Nachteilen bei der Verwendung von Rührreaktoren, meist eine Schwächung der elektrostatischen Abstoßungskräfte und eine ungenügende sterische Stabilisierung der gefällten Teilchen.reason for that is in case of precipitation, in addition to those already mentioned Disadvantages of using stirred reactors, usually a weakening of the electrostatic repulsive forces and an insufficient one steric stabilization of the precipitated Particles.
Die Schwächung der elektrostatischen Abstoßungskräfte hat eine Ursache darin, dass aus chemischen Reaktionen im Lösungsmittel meist, neben den gefällten Partikeln, gelöste Begleitsalze entstehen. Diese Begleitsalze beeinflussen die Stabilität von Nanopartikeldispersionen negativ dadurch, dass sie die elektrostatischen Abstoßungskräfte (Doppelschichtabstoßung) erheblich reduzieren. Zur Aufarbeitung müssen diese Begleitsalze zudem durch Filtration und Waschen abgetrennt werden. Insbesondere beim Filtrieren besteht dann die Gefahr der Agglomeration der Nanopartikel zu größeren Partikelverbänden.The weakening which has electrostatic repulsive forces a cause in that of chemical reactions in the solvent mostly, in addition to the felled Particles, dissolved Companion salts are formed. These companion salts influence the stability of nanoparticle dispersions negative in that it significantly reduces the electrostatic repulsive forces (double layer repellency) to reduce. For workup must these companion salts also separated by filtration and washing become. Especially when filtering then there is a risk of Agglomeration of nanoparticles into larger particle assemblies.
Eine weitere Ursache ergibt sich dadurch, dass insbesondere in Rührreaktoren mit inhomogener pH-Wert Umgebung sich während der Fällung ein Teil der entstandenen Partikel am isolelektrischen Punkt befindet, an dem die elektrostatische Abstoßung minimal ist.A Another cause arises from the fact that in particular in stirred reactors with inhomogeneous pH environment, some of the resulting during precipitation Particle is located at the isolelectric point where the electrostatic rejection is minimal.
Es war ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein technisch brauchbares, kontinuierliches Verfahren zu finden, dass eine Fällung mit einer sehr schnellen Mischung und hoher Übersättigung ermöglicht.It an object of the present invention was a technically useful, continuous process to find that precipitation with a very fast mixture and high supersaturation.
Es war auch Ziel, Fällungen in wässrigen Medien so durchzuführen, dass die entstehenden Partikel im Fällungsmedium mit hydrophilen Oberflächenmodifikatoren derart oberflächenmodifiziert werden, dass durch sterische Stabilisierung mittels Oberflächenmodifikatoren trotz der Anwesenheit von Begleitsalzen eine Agglomeration der Partikel nicht mehr stattfinden kann.It was also target, precipitations in aqueous media to do so that the resulting particles in the precipitation medium with hydrophilic surface modifiers so surface-modified be that by steric stabilization by means of surface modifiers despite the presence of accompanying salts, an agglomeration of the particles can not take place anymore.
Weiterhin war es auch Ziel, Fällungen in wässrigen Medien so durchzuführen, dass durch eine simultan zu der eigentlichen Fällung stattfindenden Behandlung mit hydrophoben Oberflächenmodifikatoren die entstehenden Partikel im Fällungsmedium hydrophobiert werden und von der begleitsalzhaltigen, wässrigen Phase in eine separate organische Phase abgetrennt werden können.Farther it was also goal felling in aqueous To do media like that, that by a simultaneously taking place to the actual precipitation treatment with hydrophobic surface modifiers the resulting particles in the precipitation medium be rendered hydrophobic and from the accompanying salt-containing, aqueous Phase can be separated into a separate organic phase.
Weiterhin war es auch Ziel der vorliegenden Erfindung, Fällungen in wässrigen Medien so durchzuführen, dass durch die Wahl der Reaktanden überhaupt keine Begleitsalze entstehen.Farther It was also an object of the present invention, precipitates in aqueous To do media like that, that by the choice of the reactants no companion salts arise.
Insgesamt war es ganz allgemein Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und die apparativen Vorrichtungen zu finden, mit denen die Eigenschaften der bei der Fällung entstehenden Teilchen optimal gesteuert werden können und auch die im Entstehen begriffenen Teilchen und danach die bereits entstandenen Teilchen bezüglich ihrer weiteren Umwandlung und einer kontrollierbaren Weiterverarbeitung optimal beeinflusst werden können.All in all It was in general objective of the present invention, a To find methods and apparatuses with which the Properties of the precipitation arising particles can be optimally controlled and also in the onset understood particles and then the already formed particles in terms of their further transformation and a controllable further processing can be optimally influenced.
Wichtiger
Bestandteil der Zielsetzung war es dabei zunächst, die Geschwindigkeiten
für die
Mischung, die Keimbildung und das Partikelwachstum möglichst
weit und gezielt auseinanderfächern
zu können.
Die Mischgeschwindigkeit soll so möglichst viel größer als
die Keimbildungsgeschwindigkeit sein und die Wachstumsgeschwindigkeit
soll möglichst viel
kleiner als die Keimbildungsgeschwindigkeit sein
(Mischgeschwindigkeit > Keimbildungsgeschwindigkeit > Wachstumsgeschwindigkeit)An important part of the objective was to be able to fan out the speeds for mixing, nucleation and particle growth as far as possible and in a targeted manner. The mixing speed should be as much as possible greater than the nucleation rate and the growth rate should be as much as possible smaller than the nucleation rate
(Mixing speed> nucleation rate> growth rate)
Dieses Ziel wird mittels eines industriell verwendbaren Verfahrens und der dazugehörigen Vorrichtungen erreicht, mit denen die Eigenschaften von Partikel, die bei Fällungen entstehen, gezielt gesteuert werden können.This The aim is by means of an industrially usable method and the associated Achieves devices with which the properties of particles, the case of precipitation arise, can be controlled in a targeted manner.
Der erste Schritt ist dabei die Beeinflussung des chemischen Aufbaus, des physikalischen Aufbaus, der Morphologie und auch der strukturellen Homogenität der bei Fällungen zunächst entstehenden Keime durch die sehr schnelle Vermischung in einem kontinuierlich arbeitenden Reaktor, bevorzugt einem verstopfungsfreien Mikroreaktor.Of the first step is influencing the chemical structure, physical structure, morphology and also structural homogeneity the case of precipitation first germs by the very fast mixing in a continuous working reactor, preferably a clog-free microreactor.
Dadurch gelingt es, die bei unkontrollierten Fällungen entstehenden Mischungen aus morphologisch unterschiedlichen Fällungsprodukten gezielt zu vermeiden und den Reaktionsablauf selektiv in die Richtung der jeweils gesuchten Morphologie zu lenken.Thereby manages the mixtures resulting from uncontrolled precipitations to avoid specifically from morphologically different precipitation products and the reaction sequence selectively in the direction of each sought To direct morphology.
In einem solchen Mikroreaktor kann darüberhinaus bei einer Fällung, die nach dem Stand der Technik in wässrigem Milieu durchgeführt wird, zusätzlich ein wassermischbares Lösungsmittel zugefügt werden, welches das Löslichkeitsprodukt des Fällungsproduktes erniedrigt und damit zu noch schnelleren Fällungen und zu noch kleineren Partikeln führen kann. Eine solche Fällung kann beispielsweise mittels einer Säure und einer Lauge oder einem Salz und einer Lauge oder einer Säure durchgeführt werden. Das Lösungsmittel kann dabei zu zumindest einer der wässrigen Reaktandenlösungen zugegeben werden oder es kann bevorzugt in einem Mikroreaktor in der Vermischungszone der Reaktanden oder besonders bevorzugt räumlich anschließend und damit im Betrieb zeitlich anschließend, praktisch also in engem Abstand, als dritte Komponente zugemischt werden.In such a microreactor can about it In addition, in a precipitation, which is carried out according to the prior art in an aqueous environment, in addition a water-miscible solvent are added, which reduces the solubility of the precipitate and thus can lead to even faster precipitation and even smaller particles. Such a precipitation can be carried out, for example, by means of an acid and a lye or a salt and a lye or an acid. The solvent may in this case be added to at least one of the aqueous reactant solutions or it may preferably be subsequently admixed in a microreactor in the mixing zone of the reactants or particularly spatially subsequently and thus in operation, ie in practice at a close distance, as the third component.
Als Beispiel hierzu dient die klassische Fällung von Alkalisilikaten mit Säuren. Erfindungsgemäß wird diese Fällung durch kontinuierliche Einspeisung der Reaktanden zur Vermischung in einen verstopfungsfreien Mikroreaktor durchgeführt und dabei entweder der Säure ein Anteil eines wassermischbaren Lösungsmittels, bevorzugt Alkohol beigefügt. Das wassermischbare Lösungsmittel kann über einen separaten dritten Reaktandeneingang zugefügt werden. Durch den Alkoholanteil kommt es zu einer spontaneren Fällung ohne die übliche Ausbildung von vernetzten Polymerstrukturen.When Example is the classical precipitation of alkali metal silicates with Acids. According to the invention this precipitation by continuous feeding of the reactants for mixing carried out in a clog-free microreactor and thereby either the acid a proportion of a water-miscible solvent, preferably alcohol attached. The water-miscible solvent can over a separate third Reaktandeingingang be added. By the alcohol content it comes to a more spontaneous precipitation without the usual Training of crosslinked polymer structures.
Gleichzeitig kann dieses Lösungsmittel zumindest einen Oberflächenmodifikator, insbesondere einen nicht wasserlöslichen Oberflächenmodifikator enthalten. Der Oberflächenmodifikator, der beim Mischen des Lösungsmittels im wassermischbaren Lösungsmittel in einer zur eigentlichen Fällung simultanen Solvent-Nonsolvent Fällung eine Nanoemulsion bildet, lagert sich unmittelbar auf der Oberfläche der entstandenen Fällungsprodukte an, hydrophobiert diese und bewirkt, dass die entstandenen Partikel in organischen Phasen aufgenommen werden können.simultaneously can this solvent at least one surface modifier, in particular a non-water-soluble Surface modifier included. The surface modifier, when mixing the solvent in water-miscible solvent in one for the actual precipitation simultaneous solvent nonsolvent precipitation forms a nanoemulsion, deposits directly on the surface of the resulting precipitates hydrophobiert this and causes the resulting particles can be absorbed in organic phases.
Es kann aber auch zumindest eine der zur Fällung von Partikeln führenden Reaktanden in einem wassermischbaren Lösungsmittel gelöst sein, während sich zumindest ein Reaktand als Reaktionspartner in einer wässrigen Phase befindet. Diese Vorgehensweise kann beispielsweise gewählt werden bei der Fällung im Mikroreaktor von in Alkohol gelöstem Zinksalz, wie Zinkacetat oder Zinkchlorid durch die Reaktion mit einer Base. Der Vorteil bei dieser Vorgehensweise ergibt sich aus der Möglichkeit, das wassermischbare Lösungsmittel zum simultanen Einbringen eines hydrophoben Oberflächenmodifikators zu nutzen.It but can also at least one of the leading to the precipitation of particles Reactants may be dissolved in a water-miscible solvent while at least one reactant as a reactant in an aqueous Phase is located. This procedure can be chosen, for example, in the precipitation in the microreactor of zinc salt dissolved in alcohol, such as zinc acetate or zinc chloride by reaction with a base. The advantage with this procedure arises from the possibility of the water-miscible solvent for simultaneous introduction of a hydrophobic surface modifier to use.
Es kann aber auch, entsprechend der sogenannten Sol-Gel-Technik, Wasser selbst Reaktand sein. In diesem Fall ist es möglich, dass sich zumindest ein mit Wasser hydrolysierbarer Reaktand, wie beispielsweise ein Metallalkoxid in einem trockenen, wassermischbaren Lösungsmittel befindet und der zweite Reaktand, nämlich Wasser (eventuell zusammen mit einem Anteil Säure oder Lauge zur Hydrolysebeschleunigung) sich ebenfalls in einem wassermischbaren Lösungsmittel befindet. So wird beispielsweise Titantetraisopropylat, gelöst in trockenem Isopropanol, in einem Mikroreaktor mit einer gering wasserhaltigen Isopropanollösung zur Reaktion gebracht. Auch bei dieser Vorgehensweise ergibt sich die Möglichkeit, das wassermischbare Lösungsmittel zum simultanen Einbringen eines hydrophoben Oberflächenmodifikators im untenstehenden Sinne zu nutzen.It But also, according to the so-called sol-gel technique, water be yourself reactant. In this case, it is possible that at least a water-hydrolyzable reactant, such as a Metal alkoxide in a dry, water-miscible solvent and the second reactant, namely water (possibly together with a percentage of acid or lye for hydrolysis acceleration) are also in one water-miscible solvent located. For example, titanium tetraisopropylate dissolved in dry Isopropanol, in a microreactor with a low water content isopropanol reacted. Also with this procedure arises the possibility, the water-miscible solvent for simultaneous introduction of a hydrophobic surface modifier to use in the sense below.
Es kann aber auch zumindest ein Metallsalz in einem lösenden organischen Lösungsmittel mit einer Base in einem organischen Lösungsmittel umgesetzt werden. Als Beispiel wird eine alkoholische Zinkacetatlösung mit einer alkoholischen Lösung von Lauge, beispielsweise Ammoniak umgesetzt. Auch bei dieser Vorgehensweise ergibt sich die Möglichkeit, das wassermischbare Lösungsmittel zum simultanen Einbringen eines hydrophoben Oberflächenmodifikators im untenstehenden Sinne zu nutzen.It but can also at least one metal salt in a solvent organic solvent be reacted with a base in an organic solvent. As an example, an alcoholic zinc acetate solution with an alcoholic solution reacted by lye, for example ammonia. Also with this procedure results in the possibility the water-miscible solvent for simultaneous introduction of a hydrophobic surface modifier to use in the sense below.
Sofern es sich bei den beschriebenen Vorgehensweisen bei der gefällten Dispersion um Partikel in einem Lösungsmittelgemisch aus Wasser und wassermischbarem Lösungsmittel handelt, kann zum Erhalt einer Dispersion in organischem Medium das überschüssige Wasser azeotrop abdestilliert werden oder es wird ein organisches Medium mit einem Siedepunkt gewählt, der höher als der von Wasser liegt, beispielsweise ein- oder mehrwertige Alkohole, und das Wasser wird abdestilliert.Provided it is in the procedures described in the precipitated dispersion around particles in a solvent mixture Made of water and water-miscible solvent can be used to obtain a dispersion in organic medium distilled off the excess water azeotropically or it becomes an organic medium with a boiling point selected the higher than that of water, for example monohydric or polyhydric alcohols, and the water is distilled off.
Für eine industrielle
Produktion der beschriebenen Fällungsreaktionen
geeignet sind dazu prinzipiell alle Durchlaufreaktoren, Y-Mischer
oder T-Mischer, insbesondere aber Mikroreaktoren, in erster Linie
aber Mikroreaktorausführungen,
bei denen es nicht zu einer Verstopfung von engen Kanälen der Mikroreaktoren
kommen kann. Einige Ausführungen sind
in dieser Anmeldung beschrieben. Gut geeignet sind Reaktoren wie
in
Bei ansonsten üblichen Mikroreaktoren, die meist als sogenannte „multi-channel"-Systeme konstuiert sind, wird jede Reakatandenzuführung in eine Vielzahl von einzelnen Kanälen aufgeteilt. Der Inhalt jedes einzelnen Kanales reagiert dann mit dem zugeführten Inhalt des zugehörigen Kanales der Reaktionskomponente. Wegen den unterschiedlichen Längen der Kanäle und den verhältnismäßig unpräzisen Kanaldimensionen ist es unmöglich, über alle parallelen Kanäle auch nur annähernd gleiche Reaktandenmengen zu fördern. Dies führt zu unzuverlässigen und unkontrollierbaren Nachteilen in der Stöchiometrie der Reaktion in den einzelnen Kanälen, auch wenn die Gesamtstöchiometrie, also die Summe der Reaktandenströme des „multi-channel"-Systemes eingehalten wird.In otherwise conventional microreactors, which are usually constructed as so-called "multi-channel" systems, each reactant feed is divided into a plurality of individual channels, and the content of each individual channel then reacts with the supplied content of the associated channel of the reaction component Lengths of the channels and the relatively imprecise channel dimensions make it impossible to convey even approximately equal amounts of reactants across all parallel channels, leading to unreliable and uncontrollable drawbacks in the stoichi ometry of the reaction in the individual channels, even if the total stoichiometry, ie the sum of the reactant streams of the "multi-channel" system is maintained.
Für das erfindungsgemäße Verfahren
besonders geeignet ist eine Ausführung,
bei der nach
Mittels solcher Mikroreaktoren gelingt es apparativ, die Mischgeschwindigkeit so zu erhöhen, dass die Mischung der zur Fällung führenden Reaktanden abgeschlossen ist, bevor die Keimbildung zur Partikelbildung beginnt und ohne dass es zu Reaktorverstopfungen kommt. So gelangt man reproduzierbar und in industriellem Maßstab zu feinteiligen Dispersionen mit homogener Größenverteilung und hoher Phasenreinheit. Wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, die bei der schnellen Fällungsreaktion ablaufende Keimbildung in einer „pH-Wert homogenen" Umgebung ablaufen zu lassen, also einer gezielten Einstellung eines gewollten pH-Wertes in der sich kontinuierlich bildenden Reaktionslösung. Die Mischung und damit die Einstellung einer gewollten „pH-Wert homogenen" Umgebung erfolgt also innerhalb der sehr kurzen Zeit, in der maximale Übersättigung herrscht und noch keine Keimbildung stattgefunden hat.through Such microreactors succeed in terms of apparatus, the mixing speed to increase so that the mixture of the precipitate leading Reactants complete before nucleation for particle formation begins and without it comes to reactor blockages. How to get there reproducible and on an industrial scale to finely divided dispersions with homogeneous size distribution and high phase purity. Essential part of the present invention is the possibility in the fast precipitation reaction expire nucleation in a "pH homogeneous" environment to let, so a targeted adjustment of a desired pH in the itself continuously forming reaction solution. The mixture and that the setting of a desired "pH homogeneous" environment takes place so within the very short time, in the maximum supersaturation prevails and no nucleation has yet occurred.
Auf diese Weise kann man auch durch beispielsweise der Mischung von zumindest zwei Metallsalzen, Säuren oder Basen jeweils in einer der beiden Reaktionslösungen simultan zumindest ein zweites Produkt gleichzeitig fällen, wobei die Fällungsprodukte unterschiedliche isoelektrische Punkte haben können, sodass es zwischen den Fällungsprodukten zu einer Heterokoagulation kommt, die man zur Beschichtung einer Teilchensorte mit einer anderen nutzen kann. Dabei kann das zweite Fällungsprodukt als Hilfsstoff für die Verarbeitung des ersten dienen, beispielsweise als Sinteradditiv. Ein typisches Beispiel für das zweite Fällungsprodukt ist Magnesiumoxid. Es kommen aber auch eine ganze Reihe von Mischmetalloxiden in Frage, wie sie dann als Katalysatoren oder Elektrokeramiken verwendet werden können.On This way you can also by example, the mixture of at least two metal salts, acids or bases in each case in one of the two reaction solutions simultaneously precipitate at least one second product simultaneously, the precipitated products may have different isoelectric points, so it is between the To precipitation products a heterocoagulation occurs, which is used to coat a particle species can use with another. In this case, the second precipitated product as an adjuvant for the processing of the first serve, for example as a sintering additive. A typical example of the second precipitate is magnesium oxide. But there are also a whole series of mixed metal oxides in question, as they are then used as catalysts or electroceramics can be.
Betrachtet man die Co-Fällung von Mischmetalloxiden, wie sie beispielsweise in Form von Indiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Indiumzinkoxid, Antimonzinkoxid für elektrisch leitfähige Beschichtungen oder die Elektrokeramik allgemein oder anderen Mischmetalloxiden, die für viele Anwendungen beispielsweise in der Katalyse benötigt werden, gelingt so die Einstellung einer homogenen Fällumgebung, die zu homogenen und phasenreinen Mischoxiden oder Mischhydroxiden führt. Zusätzlich oder alternativ zu Oxiden können auch andere Fällungsprodukte wie Sulfide, Sulfate, Phosphate oder Borate hergestellt werden.considered one the co-precipitation of mixed metal oxides, such as, for example, in the form of indium tin oxide, Antimony tin oxide, indium zinc oxide, antimony zinc oxide for electrical conductive Coatings or electroceramics in general or other mixed metal oxides, the for many applications are needed, for example, in catalysis, succeeds in setting a homogeneous precipitation environment that is too homogeneous and phase-pure mixed oxides or mixed hydroxides leads. Additionally or alternatively to oxides also other precipitation products like Sulfides, sulfates, phosphates or borates can be produced.
Diese Vorgehensweise der simultanen Fällung mehrerer Oxide kann man beispielsweise auch zur Herstellung von nano-Glas oder nano-Email nutzen, wobei in diesem Fall die resultierende homogene Mischung der Oxide erwünschte, niedrige Schmelztemperaturen verursacht. Dabei können sich mehrere unterschiedliche Reaktanden in einer Reaktionslösung befinden oder die Reaktanden können in eigenen Reaktionslösungen über mehrere Düsen oder Kanäle jeweils separat dem Vermischungspunkt zugeführt werden.These Procedure of simultaneous precipitation several oxides can be, for example, for the production of use nano-glass or nano-enamel, in which case the resulting homogeneous mixture of oxides desired, causes low melting temperatures. There may be several different ones Reactants in a reaction solution or the reactants can in own reaction solutions over several Nozzles or channels each separately supplied to the mixing point.
Bei einer Ausführung der erfindungsgemäß verwendeten Anlagentechnik werden dazu die Pumpen, die der Förderung der Reaktandenströme in den Mikroreaktor dienen, bevorzugt mittels eines Leitfähigkeits- oder pH-Wert-Messgebers am Produktausgang und einer Steuerung geregelt. Die Dosierung kann aber auch mittels Differentialdosierwaagen oder Durchflussmessgeräten geregelt werden.at an execution the invention used Plant engineering will do the pumps, which will promote the flow of reactants into the microreactor serve, preferably by means of a conductivity or pH sensor regulated at the product output and a controller. The dosage can but also regulated by means of differential feeders or flowmeters become.
Die pH-Wert Anpassung erfolgt durch Variieren der Stöchiometrie der Reaktanden oder der Zudosierung zusätzlicher Säure oder Lauge. Die pH-Wert regulierende Säure oder Lauge oder ein Salz kann dabei Teil des Reaktionssystemes sein oder aber nur zur Konditionierung des pH-Wertes dienen und zu diesem Zweck zumindest einem Reaktanden zugemischt werden. Zur elektrostatischen Stabilisierung der entstehenden Teilchen ist es meist vorteilhaft, wenn der pH-Wert in der entstehenden Dispersion sich wenigstens 2 ganze pH-Schritte vom isoelektrischen Punkt weg befindet.The pH adjustment is done by varying the stoichiometry of the reactants or the addition of additional Acid or Lye. The pH regulating acid or alkali or a salt may be part of the reaction system or only for conditioning serve the pH and mixed for this purpose at least one reactant. For electrostatic stabilization of the resulting particles is it is most beneficial when the pH in the resulting dispersion at least 2 full pH steps away from the isoelectric point located.
Der Zeitraum bis zur völligen Durchmischung liegt in einem solchen Mikroreaktor, abhängig von Düsenweiten, Pumpendruck, Reaktandenviskosität, Temperatur und anderen Parametern in der Regel unterhalb einer Millisekunde.Of the Period until complete Mixing is in such a microreactor, depending on nozzle widths, Pump pressure, reactant viscosity, temperature and other parameters usually below one millisecond.
Die hier beschriebenen Vorgehensweisen zur Herstellung von nanopartikulären Fällungsprodukten können so abgeändert werden, dass in zumindest eine der Reaktandenlösungen zusätzlich Nanopartikel oder Mikropartikel hineindispergiert werden, bevor die auf diese Weise hergestellte Dispersion im Mikroreaktor mit zumindest einer weiteren Reaktandenlösung zur Reaktion gebracht wird.The procedures described herein for the preparation of nanoparticulate precipitation products can changed so be that in at least one of the reactant solutions additionally nanoparticles or microparticles before being prepared in this way Dispersion in the microreactor with at least one further reactant solution for Reaction is brought.
Die hier beschriebenen Vorgehensweisen können auch so abgeändert werden, dass zumindest eine der Reaktandenlösungen mit einer Partikeldispersion vermischt wird und die auf diese Weise hergestellte Dispersion im Mikroreaktor mit zumindest einer weiteren Reaktandenlösung zur Reaktion gebracht wird. Das Vermischen der Reaktandenlösungen mit Dispersion kann dabei aber auch in einem Mikroreaktor erfolgen. Der Mikroreaktor kann dabei dem zur Fällung eingesetzten Mikroreaktor vorgeschaltet sein oder der zur Fällung eingesetzte Mikroreaktor kann einen zusätzlichen Reaktandeneingang besitzen, durch den die Dispersion den Reaktanden im Vermischungspunkt zugesetzt wird. In diesem Fall kann man eine Auffällung einer Nanopartikelschicht auf die dispergierten Nano- oder Mikropartikel erreichen. Bei den dispergierten Partikeln kann es sich auch um metallische oder anorganische Plättchen oder strukturierte Partikel, wie Flakes oder Glimmer handeln.The The procedures described here may also be modified that at least one of the reactant solutions with a particle dispersion is mixed and the dispersion prepared in this way in the Microreactor with at least one further reactant solution for Reaction is brought. Mixing the reactant solutions with However, dispersion can also take place in a microreactor. The microreactor may be the microreactor used for the precipitation upstream or used for precipitation microreactor can be an extra Reactant input through which the dispersion of the reactants in the Mixing point is added. In this case one can a Auffällung one Nanoparticle layer on the dispersed nanoparticles or microparticles to reach. The dispersed particles may also be metallic or inorganic platelets or structured particles, such as flakes or mica act.
Solche Reaktoren können erfindungsgemäß auch so betrieben werden, dass sich seitlich an den Zufuhrkanälen für die Reaktanden oder in der Vermischungszone zusätzliche Einlässe befinden, durch welche Spülflüssigkeiten oder Spülgase zum Reinigen des Reaktors zugeführt werden können.Such Reactors can also according to the invention be operated that laterally on the supply channels for the reactants or in the mixing zone additional inlets located, by which rinsing liquids or purge gases for purifying the reactor can be.
Das Spülmedium kann auch über einen Eingang in einem Rohr-in-Rohr-in-Rohrsytem eingetragen werden, bevorzugt dabei über den «mittleren» der in diesem Fall drei Zufuhrkanäle. Der Zuführdruck für das über ein Rückschlagventil zugeführte Spülmedium kann dabei vorteilhafterweise so eingestellt werden, dass sich das Rückschlagventil öffnet, sobald der Zuführdruck für die Reaktanden nach Abschalten der die Reaktanden zuführenden Pumpen abfällt.The flushing medium can also over to register an input in a pipe-in-pipe-in-pipe system, prefers over the "middle one" in In this case, three feed channels. The feed pressure for that over a check valve supplied flushing medium can be advantageously set so that the Check valve opens as soon as the feed pressure for the Reactants after switching off the reactants supplying Pumps drops.
Der zweite wesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung ist Modifizierung der Oberflächen der bei der Fällung entstandenen Partikel durch eine chemische oder physikalische Reaktion mit zumindest einem oberflächenmodifizierenden Reagenz zur Beeinflussung des Wachstumsverhaltens oder des Agglomerationsverhaltens. Insbesondere bei entstehenden Fällungsprodukten mit etwas niedrigerer Keimbildungsgeschwindigkeit kann es erforderlich sein, die Wachstumsgeschwindigkeit herabzusetzen.Of the second essential aspect of the present invention is modification the surfaces the at the precipitation resulting particles by a chemical or physical reaction with at least one surface-modifying Reagent for influencing the growth behavior or the agglomeration behavior. Especially in the case of precipitated products with a slightly lower nucleation rate, it may be necessary to reduce the growth rate.
Diese Modifizierung der Oberflächen kann im erfindungsgemäßen Verfahren gleichzeitig oder in einem definierbaren zeitlichen Abstand zur Fällung erfolgen und erlaubt so die definierbare Steuerung des Wachstums der gefällten Partikel.These Modification of the surfaces can in the process according to the invention at the same time or at a definable time interval from Precipitation done and thus allows the definable control of the growth of the precipitated particles.
Bei der sterischen Stabilisierung durch Oberflächenmodifizierung werden Makromoleküle an der Oberfläche adsorbiert. Die Oberflächenschichten müssen dabei weitreichender sein als die Van der Waals-Kräfte. Am besten eignen sich Polymere, welche über zwei unterschiedliche Arten von funktionellen Gruppen verfügen, wovon eine für die Adsorption am Teilchen, die andere für die Ausrichtung der Molekülkette in die Flüssigkeit sorgt.at After steric stabilization by surface modification, macromolecules are adsorbed on the surface. The surface layers must be there far wider than the Van der Waals forces. The best are Polymers which over have two different types of functional groups, of which one for the adsorption on the particle, the other for the alignment of the molecular chain in the liquid provides.
Gleichzeitig bietet diese Vorgehensweise aber auch den Vorteil, dass der Oberflächenmodifikator in erster Linie Reaktionen mit der Oberfläche eines bereits gefällten Partikels eingeht und nicht mit einem der beiden Reaktanden. Dies sei am Beispiel der Fällung von Eisenoxid aus der Umsetzung von wässriger Eisensulfatlösung mit wässriger Lauge erläutert, bei der beispielsweise eine Carboxylsäure als Oberflächenmodifikator verwendet wird. Durch die zeitlich versetzte Zugabe der Carboxylsäure greift diese nicht in die Stöchiometrie der Umsetzung der Eisensulfatlösung mit Lauge ein, so dass Eisencarboxylat nicht schon bei der eigentlichen Fällung, sondern erst auf der Oberfläche der entstandenen Partikel gebildet wird.simultaneously However, this procedure also offers the advantage that the surface modifier primarily reactions with the surface of an already precipitated particle comes in and not with one of the two reactants. This is the example of precipitation of iron oxide from the reaction of aqueous iron sulfate solution with aqueous Lye explains for example, a carboxylic acid as a surface modifier is used. Due to the staggered addition of the carboxylic acid attacks this not in the stoichiometry the implementation of the iron sulfate solution with lye, so that iron carboxylate is not already at the actual Precipitation, but only on the surface the resulting particles is formed.
Es ist dabei möglich, die vorausgehende Fällung so durchzuführen, dass sich nach der Fällung ein pH-Wert einstellt, der einen so großen Abstand zum isoelektrischen Punkt der gefällten Partikel hat, nämlich mindestens zwei pH-Schritte, dass die Partikel auf Grund der dadurch entstehenden elektrostatischen Stabilisierung nicht koagulieren und dass dann eine Oberflächenmodifikation durch sterisch wirkende Reagenzien erfolgt und erst nach erfolgter sterischer Stabilisierung mit einem Oberflächenmodifikator der zur Weiterverarbeitung erforderliche pH-Wert eingestellt wird.It is possible the previous precipitation to do so that after the precipitation pH value, which is such a large distance to the isoelectric Point of the precipitated Has particles, namely At least two pH steps that cause the particles due to this do not coagulate resulting electrostatic stabilization and that then a surface modification by sterically acting reagents and only after successful steric stabilization with a surface modifier for further processing required pH value is set.
Es werden zumindest ein Reagenz, bevorzugt mehrere Reagenzien zudosiert, die durch chemische oder physikalische Reaktion eine Bindung mit der vorhandenen Partikeloberfläche eingehen und gegebenenfalls eine zusätzliche Oberflächenbeschichtung mit durch Fällung entstandenen Feststoffen eingehen. Diese Oberflächenbehandlung kann mehrmals nacheinander mit gleichen oder verschiedenen Reaktanden durchgeführt werden.It at least one reagent, preferably several reagents are added, which by chemical or physical reaction binds with the existing particle surface enter and optionally an additional surface coating with by precipitation incurred solids. This surface treatment can be repeated several times be performed sequentially with the same or different reactants.
Hierbei können die Fällungsprodukte zur Oberflächenmodifikation als Dispersion mit zumindest einem geeigneten Reaktionspartner umgesetzt werden, der auf der Oberfläche der Fällungsprodukte anbindet oder die Fällungsprodukte in kurzem zeitlichem Abstand mit zumindest zwei geeigneten miteinander reagierenden Reaktionspartnern umgesetzt werden, was zu einer weiteren Fällung und einem Coating der ursprünglichen Fällungsprodukte führt.In this case, the precipitation products for surface modification can be reacted as a dispersion with at least one suitable reaction partner, which binds to the surface of the precipitation products or the precipitation products in a short time interval with at least two suitable mitein reacting other reactants, resulting in further precipitation and coating of the original precipitated products.
Hierfür kommen alle derartige Reaktionen in Frage, wie sie nach dem Stand der Technik bisher bereits eingesetzt werden, jedoch noch nicht für die Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Mikroreaktoren bekannt sind.Come for this all such reactions in question, as in the prior art already in use, but not yet for implementation in the inventive method Microreactors are known.
Dies sind beispielsweise Reaktionen mit Phosphorsäure oder einem Phosphorsäuresalz oder einer organischen Phosphorverbindung, wasserlöslichem Sulfid, Sulfat oder Borat. Weiterhin zur Herstellung von metalloxidischen Beschichtungen, wie Silikaten unter Verwendung von Kieselsäure deren wasserlöslichen Salzen oder Kieselsol, sowie anderen metalloxidischen Beschichtungen unter Verwendung von anorganischen und organischen Salzen, Säuren und Laugen zur direkten Beschichtung der Fällungsprodukte, sowie deren Umsetzungsprodukte mit einem passenden Reaktionspartner zur Erzeugung von aufgefällten Coatingschichten auf den Fällungsprodukten.This are, for example, reactions with phosphoric acid or a salt of phosphoric acid or an organic phosphorus compound, water-soluble Sulfide, sulfate or borate. Furthermore for the production of metal oxide Coatings, such as silicates using silica whose water-soluble Salts or silica sol, as well as other metal oxide coatings using inorganic and organic salts, acids and Alkalis for direct coating of the precipitated products, as well as their Reaction products with a suitable reaction partner for the production of the precipitated Coating layers on the precipitation products.
Günstig ist es, um die Bildung von Begleitsalzen zu vermeiden, Reaktionen von anorganischen Säuren mit Metallhydroxiden, Metallhydrogencarbonaten oder Metallcarbonaten durchzuführen.Cheap is it, in order to avoid the formation of accompanying salts, reactions of inorganic acids with metal hydroxides, metal hydrogen carbonates or metal carbonates perform.
Günstig ist dabei auch ein Verfahren, bei dem durch die Fällung simultan ein weiteres Fällprodukt mit gesuchten, funktionalen Eigenschaften entsteht, welches optional als Oberflächenmodifikator dienen kann. Gut geeignet ist dafür beispielsweise die Reaktion von Metallsulfat mit Bariumhydroxid oder Bariumhydrogencarbonat.Cheap is This also a method in which by the precipitation simultaneously another precipitate with sought after, functional properties, which is optional serve as a surface modifier can. Well suited for that for example, the reaction of metal sulfate with barium hydroxide or Bariumhydrogencarbonat.
In einer Anwendung werden organische Pigmente, die sich nur in Schwefelsäure lösen lassen, in einem Mikroreaktor durch Verdünnung mit einer wässrigen Lösung als Solvent-Nonsolvent-Fällung gefällt. Fügt man der wässrigen Lösung Bariumhydroxid zu, werden die entstehenden Pigmentpartikel durch die simultane Bariumsulfatfällung gefüllt. Auf diese Weise lassen sich organische Pigmentpartikel mit großer Oberfläche und niedrigem Farbmittelverbrauch herstellen. In ähnlicher Weise können Nanopartikeldipersionen, bevorzugt frisch oder simultan gefällt, bei der Herstellung von Farbmitteln durch chemische Reaktion anstelle von Wasser verwendet werden.In One application is organic pigments, which can only be dissolved in sulfuric acid. in a microreactor by dilution with an aqueous solution as a solvent nonsolvent precipitation. If you add the aqueous solution Barium hydroxide, the resulting pigment particles are through the simultaneous barium sulphate precipitation filled. In this way, organic pigment particles with a large surface and produce low colorant consumption. Similarly, nanoparticle dispersions, preferably fresh or simultaneous like in the production of Colorants can be used by chemical reaction instead of water.
In einer weiteren Anwendung können bei der Latexpolymerisation anstelle der wässrigen Lösungen Nanopartikeldispersionen, bevorzugt frisch oder simultan gefällt, anstelle von Wasser verwendet werden. Die zur Oberflächenmodifikation der anorganischen Partikel dienenden Tenside können gleichermaßen als Tenside für die Latexstabilisierung dienen. Sofern die Nanopartikel begleitsalzfrei gefällt werden, sind die Latices stabiler gegen Brechung.In another application in the latex polymerization instead of the aqueous solutions nanoparticle dispersions, preferably fresh or simultaneous like, used instead of water become. The surface modification The inorganic particle surfactants can equally as Surfactants for serve the latex stabilization. Provided the nanoparticles are salt-free like The latices are more stable against refraction.
Umgekehrt gelangt man durch Brechung der Latices auch zu mit Nanopartikeln gefüllten Kunststoffen, wobei die Brechung nach dem Stand der Technik für Latexemulsionen erfolgen kann.Vice versa By refraction of the latices one arrives also with nanoparticles filled Plastics, wherein the refraction of the prior art for latex emulsions can be done.
In einer Ausführung des Verfahrens nutzt man die Möglichkeit zur Durchführung von Fällungen, bei denen keine Begleitsalze entstehen, in der Form, dass in einer Reaktion von Metallsulfat, beispielsweise Eisensulfat, mit dem Hydroxid eines anderen Metalles, beispielsweise Bariumhydroxid, dass gleichzeitig im beispielhaften Fall Eisenoxid und Bariumsulfat gefällt werden.In an execution the process uses the possibility to carry out of precipitations, in which no accompanying salts arise, in the form that in one Reaction of metal sulfate, for example iron sulfate, with the hydroxide another metal, for example, barium hydroxide, that at the same time In the exemplary case, iron oxide and barium sulfate are precipitated.
Optional kann zusätzlich Schwefelsäure verwendet werden. Die Menge des eingesetzten Bariumhydroxides wird dann entsprechend einer korrekten Stöchiometrie zur vollständigen Umsetzung beziehungsweise Fällung aller eingesetzten Reaktionspartner erhöht. Dadurch wird der Anteil an Bariumsulfat im Produktgemisch der Fällungsprodukte entsprechend erhöht.optional can additionally sulfuric acid be used. The amount of barium hydroxide used is then according to a correct stoichiometry for complete reaction or precipitation increased all reactants used. This will change the proportion to barium sulfate in the product mixture of the precipitated products accordingly elevated.
Die
nachstehende Gleichung beschreibt diese Fällung für Zinkoxidpartikel.
Dabei
gibt es die Möglichkeit,
dass alle Reaktanden simultan zur Fällung im Mikroreaktor miteinander
vermischt werden, oder dass sie versetzt zugegeben werden. Man mischt
demnach beispielsweise im Mikroreaktor zunächst eine Reaktandenlösung aus
Zinksulfat mit einer Lösung
aus überschüssigem Bariumhydroxid
und fügt
erst in einem definierten zeitlichen, apparativ gesehen, räumlichen
Abstand die zur stöchiometrisch
vollständigen
Umsetzung erforderliche Schwefelsäure zu. Dies entsprechend der
nachstehenden Gleichung:
Diese Vorgehensweise ist günstig, weil so die Zinkoxidfällung im basischen Milieu ablaufen kann, wodurch die Bildung von Zinkhydroxysulfat, welches sich im sauren und auch neutralen Milieu bilden kann, verhindert wird. Auf diese Weise entsteht bariumsulfatbeschichtetes Zinkoxid.These Procedure is favorable, because so the zinc oxide precipitation can proceed in a basic environment, causing the formation of zinc hydroxysulfate, which can form in an acidic and neutral environment becomes. In this way, barium sulfate-coated zinc oxide is formed.
Umgekehrt ist es beispielsweise möglich, zunächst Schwefelsäure mit einer überschüssigen Menge Bariumhydroxid zu vermischen und zeitversetzt Metallsulfat zuzugeben, wodurch zunächst Bariumsulfatpartikel entstehen, die dann mit Metalloxid-Bariumsulfat beschichtet werden.Conversely, it is possible, for example, first to mix sulfuric acid with an excess amount of barium hydroxide and zeitver To add metal sulfate, which initially produces barium sulfate particles, which are then coated with metal oxide barium sulfate.
Ersetzt
man einen Teil des Zinksulfates durch Antimonsulfat, gelangt man
so zu elektrisch leitfähigen
Partikeln. Bei der Verwendung von Zinksulfat bildet sich ein Gemisch
aus Bariumsulfat und je nach Fällbedingungen
Zinkhydroxid oder Zinkoxid. Der Übergang
von Zinkhydroxid zu Zinkoxid kann auch in einem nachfolgenden Behandlungsschritt durchgeführt werden.
Das Gemisch aus Bariumsulfat und Zinkoxid kann beispielsweise als
Füllstoff
für Kunststoffe
oder Lacke dienen, wobei dem Zinkoxid die Aufgabe als transparenter
Filter für
ultraviolettes Licht zukommen kann.
Insbesondere
geeignet ist auch die Reaktion von Eisensulfat (in den Oxidationsstufen
2 und 3) mit Bariumhydroxid. Der Anteil an entstehendem Bariumsulfat
kann durch den Anteil an Schwefelsäure entsprechend der nachstehenden
Gleichung erhöht werden.
Bei der Reaktion bildet sich ein Gemisch aus Bariumsulfat und je nach Fällbedingungen Eisenhydroxid oder Eisenoxid.at The reaction forms a mixture of barium sulfate and depending on Precipitation Conditions Iron hydroxide or iron oxide.
Verwendet man Eisen(III)sulfat bilden sich Nanopartikel aus Bariumsulfat und rotem Hämatit. Verwendet man Eisen(II)sulfat entsteht statt Hämatit zunächst Eisen(II)hydroxid und daraus bei Sauerstoffzufuhr oder Luftzufuhr entsprechend der erfindungsgemäßen Beschreibung eines gasgespülten Mikroreaktors gelber Goethit. Verwendet man ein Gemisch aus Eisen(III)sulfat und Eisen(II)sulfat entsteht schwarzes Magnetit, ein Oxid mit den gemischten Oxidationsstufen 2 und 3. Aufgrund der Herstellung nach der vorliegenden Erfindung besitzt dieses Magnetit eine sehr geringe Partikelgröße von unter 6 nm und ist superparamagnetisch. Durch Oxidation kann dieses in das ebenfalls superparamagnetische braune Maghemit überführt werden. Das Gemisch aus Bariumsulfat und Eisenoxid kann beispielsweise als Füllstoff für Kunststoffe oder Lacke dienen, wobei dem Eisenoxid die Aufgabe als färbendes transparentes Pigment und gleichzeitig transparenter Filter für ultraviolettes Licht oder als superparamagnetischer Füllstoff zukommen kann.used one forms iron (III) sulfate nanoparticles from barium sulfate and red hematite. used Instead of hematite, iron (II) sulfate is converted into iron (II) hydroxide and iron from oxygen supply or air supply according to the description according to the invention a gas-flushed microreactor yellow goethite. If one uses a mixture of iron (III) sulfate and Iron (II) sulfate gives rise to black magnetite, an oxide with the mixed ones Oxidation levels 2 and 3. Due to the preparation according to the present Invention, this magnetite has a very small particle size of below 6 nm and is superparamagnetic. By oxidation, this can be done in which are also superparamagnetic brown maghemite transferred. The mixture of barium sulfate and iron oxide can, for example, as filler for plastics or varnishes, the iron oxide serving as coloring transparent pigment and at the same time transparent filter for ultraviolet Light or as a superparamagnetic filler can come.
Es können auch andere Metallsulfate, wie beispielsweise Aluminiumsulfat oder Titanylsulfat oder Titansäure verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt dabei in Abhängigkeit von den vorgewählten pH-Bedingungen zu entsprechend phasenreinem Hydroxid oder Oxid.It can also other metal sulfates, such as aluminum sulfate or Titanyl sulfate or titanic acid be used. The inventive method leads dependent on from the selected ones pH conditions to corresponding phase-pure hydroxide or oxide.
Es ist aber auch möglich, diese Reaktion in zumindest einem nachgeschalteten Reaktor zu wiederholen, wobei in einem Reaktor eine Bariumsulfatfällung in dem anderen zumindest eine Co-Fällung stattfindet.It but it is also possible to repeat this reaction in at least one downstream reactor, wherein in one reactor, a barium sulfate precipitation in the other at least a co-precipitation takes place.
Diese hier am Beispiel Eisenoxid beschriebene Vorgehensweise kann auch mit anderen Metallen durchgeführt werden. Statt der Sulfate können auch Hydrogensulfate eingesetzt werden.These The procedure described here using the example of iron oxide can also be used performed with other metals become. Instead of the sulfates can also Hydrogen sulfates are used.
Anstatt von Bariumhydroxid kann auch andere Hydroxide verwendet werden. Wegen der meist schlechten Löslichkeit der Hydroxide in Wasser können statt der Hydroxide aber bevorzugt die besser wasserlöslichen Hydrogencarbonate verwendet werden. Die zu unlöslichen Fällungsprodukten führenden Hydrogencarbonate sind meist besser löslich als die entsprechenden ansonsten ebenfalls verwendbaren Carbonate.Instead of Of barium hydroxide, other hydroxides can be used. Because of the mostly bad solubility the hydroxides in water can but prefers the more water-soluble instead of the hydroxides Hydrogen carbonates are used. The leading to insoluble precipitated products Hydrogen carbonates are usually more soluble than the corresponding ones otherwise also usable carbonates.
Zu Phosphaten anstatt von Sulfaten gelangt man analog den voranstehenden Ausführungen durch die Verwendung von Phosphorsäure anstatt von Schwefelsäure. So gelingt beispielsweise im Mikroreaktor die begleitsalzfreie Herstellung von nanoskaligem Calciumhydroxyapatit aus der Reaktion von wässriger Phosphorsäure mit Calciumhydrogencarbonat. Oder es gelingt beispielsweise die Fällung von nanoskaligem Zink-Magnesiumphosphat.To Phosphates instead of sulfates can be obtained analogously to the above Executions by the use of phosphoric acid instead of sulfuric acid. In the microreactor, for example, the salt-free salt-free production is achieved of nanoscale calcium hydroxyapatite from the reaction of aqueous phosphoric acid with calcium hydrogen carbonate. Or it succeeds, for example, the precipitation of nanoscale zinc magnesium phosphate.
Zum Erhalt einer Dispersion in organischem Medium kann bei der Fällung wassermischbares Lösungsmittel allein oder mit Wasser verwendet werden oder es wird wassermischbares Lösungsmittel nachträglich zugegeben und das überschüssige Wasser azeotrop abdestilliert oder es wird ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt gewählt, der höher als der von Wasser liegt und das Wasser wird abdestilliert.To the Obtaining a dispersion in organic medium may be water-miscible in the precipitation solvent be used alone or with water or it will be water miscible solvent later added and the excess water azeotrope distilled off or it becomes an organic solvent with a boiling point selected the higher than that of water and the water is distilled off.
Zum Verhindern von Partikelvergrößerung, Agglomeration oder Aggregation der entstehenden Nanopartikel können solche oberflächenmodifizierenden Chemikalien, wie sie nach dem Stand der Technik für das Oberflächencoating von Nanopartikeln bekannt sind, verwendet werden. Dabei kann sich das oberflächenmodifizierende Reagenz auf der Oberfläche der entstehenden Partikel anlagern.To the Prevent particle enlargement, agglomeration or aggregation of the resulting nanoparticles may be such surface-modifying Chemicals, as in the state of the art for surface coating of nanoparticles are known to be used. It can be the surface-modifying Reagent on the surface attach the resulting particles.
In zumindest einem Lösungsmittel, welches mit dem Lösungsmittel, in dem das Fällungsprodukt entstanden ist, mischbar ist, kann sich dabei zumindest ein gelöstes organisches Hilfsmittel zur Oberflächenmodifikation befinden.In at least one solvent, which with the solvent, in which the precipitated product originated is, is miscible, can be at least one dissolved organic Aids for surface modification are located.
In vielen Fällen wird Wasser als Fällungsmedium ausgewählt. Das oberflächenmodifizierende Reagenz kann dabei zur Herstellung einer wasserbasierten Dispersion in Wasser löslich sein. Insbesondere wird das Agglomerieren von Partikeln durch Zugabe von organischen Säuren, Aminen, Amiden, ein- oder mehrwertigen Alkoholen oder anionischen Polyelektrolyten, beispielsweise Polyacrylsäuren, die bevorzugt in alkalischen Medien verwendet werden oder kationischen Polyelektrolyten, beispielsweise Polyacrylsäureamiden, die bevorzugt im leicht sauren Milieu verwendet werden, verhindert. Die stabilisierende Wirkung kann dabei elektrostatischer oder sterischer Natur sein.In many cases, water is selected as the precipitation medium. The surface-modifying Reagent may be soluble in water to prepare a water-based dispersion. In particular, the agglomeration of particles by addition of organic acids, amines, amides, mono- or polyhydric alcohols or anionic polyelectrolytes, for example polyacrylic acids, which are preferably used in alkaline media or cationic polyelectrolytes, for example polyacrylic acid amides, which are preferably used in a slightly acidic medium , prevented. The stabilizing effect may be electrostatic or steric nature.
Es ist aber auch möglich, dass das zum Oberflächencoating ausgewählte organische Reagenz, wie beispielsweise eine organische Säure, wie Ölsäure oder Stearinsäure oder wie beispielsweise ein Amin, wie Hexadecylamin oder ein Silikonöl oder ein Silan dann zusammen mit den Nanopartikeln eine hydrophobe, mit Wasser nicht mischbare, abtrennbare Phase bildet.It but it is also possible that's for surface coating selected organic reagent such as an organic acid such as oleic acid or stearic acid or such as an amine, such as hexadecylamine or a silicone oil or a Silane then together with the nanoparticles a hydrophobic, with water forms immiscible, separable phase.
Das Reagenz kann daher auch im dispersionsbildenden Medium Wasser schlecht löslich oder unlöslich sein und daher in einem wassermischbaren Lösungsmittel gelöst sein und gleichzeitig oder bevorzugt etwas zeitversetzt in einem Mikroreaktor nach der Fällung zugegeben werden.The Reagent can therefore be poor even in the dispersion-forming medium water soluble or insoluble be and therefore be dissolved in a water-miscible solvent and simultaneously or preferably after a little time lag in a microreactor the precipitation be added.
Das wassermischbare Lösungsmittel kann dabei gleichzeitig auch die voranstehend bereits beschriebene Funktion der Löslichkeitserniedrigung übernehmen.The water-miscible solvents can at the same time also the above already described Take over function of solubility reduction.
Häufig ist es sinnvoll, die kontinuierliche Oberflächenmodifikation mit diesem Reagenz zeitlich definiert versetzt durchzuführen, so dass das Lösungsmittel in einem dem ersten Mikroreaktor nachgeschalteten Mikroreaktor der entstandenen Dispersion in einem definierten Abstand zudosiert wird. So kann man die im ersten Reaktor entstehenden Partikel definiert zunächst wachsen lassen und anschließend durch das Coating im Wachstum stoppen.Frequently it makes sense to have the continuous surface modification with this Reactant reagent is timed defined, so that the solvent in a microreactor downstream of the first microreactor added dispersion is added at a defined distance. So you can define the resulting particles in the first reactor first let it grow and then stop growing by coating.
Die Menge eines zum Oberflächencoating ausgewählten organischen, oberflächenmodifizierenden Reagenzes kann so knapp ausgewählt werden, dass das Coating zum Verhindern eines Zusammenwachsens von Nanopartikeln zwar schon ausreicht, jedoch nur eine schwache Oberflächenstabilisierung der Teilchen erfolgt und daher noch eine Bildung von leicht abfiltrierbaren Nanopartikelflocken durch leichte Agglomeration erfolgt und die Nanopartikel abfiltriert und gewaschen werden. Zum Oberflächencoating können beispielsweise Polyacrylsäure oder Polyvinylalkohol oder Polyvinylpyrrolidon oder artverwandte oder für diesen Zweck geeignete, handelsübliche Produkte verwendet werden. In Wasser als Fällungsmedium und Polyacrylsäure gelingt so beispielsweise die Herstellung von nanopartikulärem Eisenoxid. Die abfiltrierten und gewaschenen Nanopartikel können anschließend wieder in Wasser aufgenommen werden und durch weiteren Zusatz von beispielsweise Polyacrylsäure und Glycerin redispergiert werden.The Amount of an organic, surface-modifying Reagent can be so tightly selected be that the coating to prevent a coalescence of Although nanoparticles already sufficient, but only a weak surface stabilization the particles take place and therefore still a formation of easily filterable Nanoparticle flakes are made by slight agglomeration and the Nanoparticles are filtered off and washed. For surface coating can for example, polyacrylic acid or Polyvinyl alcohol or polyvinylpyrrolidone or related or For this Purpose suitable, commercial Products are used. In water as a precipitation medium and polyacrylic acid succeeds such as the production of nanoparticulate iron oxide. The filtered and washed nanoparticles can then be reused are absorbed in water and by further addition of, for example polyacrylic acid and glycerol redispersed.
Eine Hydrophobierung der Oberflächen die zu einer Phasentrennung führt, kann auch durch eine einfache Behandlung mit Silikonöl durchgeführt werden.A Hydrophobization of the surfaces which leads to a phase separation, can also be done by a simple treatment with silicone oil.
In einem Lösungsmittel, auch in einem wassermischbaren Lösungsmittel, kann sich ein hydrolysierbares organisches Reagenz zur Oberflächenmodifikation befinden und sich nach Hydrolyse auf der Oberfläche der entstehenden Partikel anlagern. Insbesondere handelt es sich dabei um hydrolysierbare Organosilane. Dies sind in erster Linie Alkoxyalkylsilane und Halogenalkylsilane.In a solvent, also in a water-miscible solvent, may be a hydrolyzable organic surface modification agent and after hydrolysis on the surface of the resulting particles attach. In particular, these are hydrolyzable organosilanes. These are primarily alkoxyalkylsilanes and haloalkylsilanes.
Möglich ist auch Beschichtung von metallischen Oberflächen insbesondere Aluminiumoberflächen, mit transparenten farbigen anorganischen Schichten. Solche Beschichtungen, die im Wesentlichen aus hydrolysierbaren Silanen hergestellt werden, wobei auf die übliche Chromatierung verzichtet werden kann, sind bekannt. Dabei werden meist Alkoxyalkylsilane, wie beispielsweise Trimethylethoxysilan oder Tetraethoxysilan oder hydrolysierbare Silane eingesetzt, bei denen ein nichthydrolysierbarer Rest eine polymerisierbares Ende aufweist. Insbesondere zur Herstellung von farbigen, transparenten Beschichtungen auf Aluminium können in Erweiterung des beschriebenen Standes der Technik erfindungsgemäß metalloxidhaltige Beschichtungslösungen hergestellt werden, bei denen die hydrolysierten Silane zusätzlich an den Oberflächen von frisch gefällten, farbigen nanoskaligen Partikeln als Coating anbinden. Die frisch gefällten farbigen Dispersionen werden bei der Herstellung der Beschichtungssole also abweichend vom Stand der Technik anstatt von Wasser verwendet, wodurch man zu transparenten, farbigen Schichten gelangt.Is possible also coating of metallic surfaces, in particular aluminum surfaces, with transparent colored inorganic layers. Such coatings, which are essentially made of hydrolyzable silanes, being on the usual Chromating can be dispensed with, are known. It will be usually alkoxyalkylsilanes, such as trimethylethoxysilane or tetraethoxysilane or hydrolyzable silanes used in at where a nonhydrolyzable radical is a polymerizable end having. In particular for the production of colored, transparent Coatings on aluminum can in extension of the prior art described according to the invention metal oxide Coating solutions produced in which the hydrolyzed silanes in addition to the surfaces of freshly felled, colored connect nanoscale particles as a coating. The freshly felled colored Dispersions thus become deviant in the production of the coating sols used by the prior art instead of water, whereby one to transparent, colored layers arrives.
Eine Anwendung für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Dispersionen von hydrophobierten Partikeln ist die Einarbeitung der Partikel in ein polymerisierbares Monomer. Dabei kann das Monomer Acrylat oder Methacrylat sein und zunächst mit der Partikeldispersion verrührt werden. Unter Verwendung von Tensiden entstehen dabei während des Rührens unpolymerisierte Acrylatkugeln als Dispersion in Wasser, wobei die Acrylatkugeln anschließend mit den gefällten hydrophobierten Partikeln gefüllt sind und dann unter Rühren polymerisiert werden. Dadurch erhält man Mikrokugeln aus Polymerisat mit eingeschlossenen Nanopartikeln. Die Mikrokugeln können zur Einarbeitung in Kunststoffe oder auch zur einfachen Herstellung von Lacken, Farben, kosmetischen, pharmazeutischen oder medizinischen Produkten verwendet werden. Handelt es sich bei den eingearbeiteten gefällten Partikeln um Titandioxid, Eisenoxid oder Zinkoxid können die Mikrokugeln beispielsweise zur Herstellung von Sonnenschutzpräparaten verwendet werden.An application for dispersions of hydrophobicized particles produced by the process according to the invention is the incorporation of the particles into a polymerizable monomer. The monomer may be acrylate or methacrylate and be stirred first with the particle dispersion. By using surfactants, unpolymerized acrylate beads are formed while stirring as a dispersion in water, the acrylate beads then being filled with the precipitated hydrophobicized particles and then polymerized with stirring. This results in microspheres of polymer with entrapped nanoparticles. The microspheres can be used for incorporation in plastics or for the simple production of paints, paints, cosmetic, pharmaceutical or used in medical products. If the incorporated precipitated particles are titanium dioxide, iron oxide or zinc oxide, the microspheres can be used, for example, for the preparation of sunscreen preparations.
Die gefällten und gecoateten Produkte können einer physikalischen Nachbehandlung unterzogen werden. Diese Nachbehandlung zur gezielten Veränderung des chemischen Aufbaus, des physikalischen Aufbaus, der Morphologie oder der strukturellen Homogenität der auf ihrer Oberfläche modifizierten Partikel gelingt dadurch, dass die Dispersion entweder mit den enthaltenen, kontinuierlich gefällten Partikel oder mit den bereits oberflächenmodifizierten Partikel in einem definierbaren zeitlichen Abstand behandelt wird.The felled and coated products be subjected to a physical aftertreatment. This aftertreatment for targeted change of chemical composition, physical structure, morphology or structural homogeneity the one on their surface modified particles succeed in that the dispersion either with the included, continuously precipitated particles or with the already surface-modified Particle is treated at a definable time interval.
Die
physikalische Nachbehandlung kann eine thermische Behandlung, eine
Mikrowellenbehandlung, eine Behandlung mit infraroten oder ultravioletten
Strahlen, oder eine Behandlung unter hoher Hydrodynamik sein. Die
hohe Hydrodynamik kann durch starkes Rühren realisiert werden, beispielsweise
in einem Ultraturrax-Rührer
oder einer Pumpe mit Rührfunktion,
in einem Ultraschallfeld oder unter Bildung von Kavitation, die
durch Hochdruckpumpen erzeugt wird. Eine starke Durchmischung kann
auch dadurch erzeugt werden, dass die zu behandelnde Dispersion
mittels Pumpen durch Düsen
gepresst wird, wobei auch mehrere Düsen mit sich weitenden Düsendurchmessern
hintereinander angeordnet sein können.
Oder die so geformten Flüssigkeitsstrahlen können gegen
eine Prallplatte oder bevorzugt gegeneinander kollidieren. Es ist
möglich,
dafür einen
Reaktor entsprechend
Die Bildung der kollidierenden Strahlen kann auch so durchgeführt werden, dass bei einem Metallrohr, wie es beispielsweise für medizinische Spritzen üblich und in vielen Dimensionen verfügbar ist, derart ein Teil in der Mitte des Rohres weggefräst wird, dass nur noch ein Steg übrigbleibt, der die beiden Rohrhälften miteinander verbindet. Die entgegengesetzten Enden der beiden Rohrhälften werden jeweils mit der Produktzuführung verbunden. Der Vorteil einer solchen Ausführung besteht darin, dass durch den verbleibenden Steg eine Ausrichtung der Düsen aufeinander nicht mehr erforderlich ist. Die beiden Rohrhälften können dabei durch einen Knick im verbindenden Steg auch in einem Winkel aufeinandergerichtet sein, der von 180 Grad abweicht. Durch den verbindenden Steg bleiben auch in diesem Fall die strahlbildenden Rohre aufeinanderichtet.The Formation of the colliding rays can also be carried out in such a way that with a metal tube, as for example for medical Spraying usual and available in many dimensions is, such a part is milled away in the middle of the tube, that only one footbridge remains, the two tube halves connects with each other. The opposite ends of the two tube halves are each with the product feeder connected. The advantage of such an embodiment is that by the remaining web alignment of the nozzles no longer is required. The two tube halves can thereby by a kink in the connecting bridge also be aligned at an angle, which deviates from 180 degrees. By the connecting bridge remain also in this case the jet-forming tubes are stacked.
Die physikalische Nachbehandlung kann auch eine Dampfstrahlmahlung sein, wobei der Dampf vorteilhafterweise bereits im Fällungsreaktor durch überhitzte Reaktandenzufuhr, durch Zufuhr eines heißen Spülmediums oder durch Mikrowellenerhitzung im Produktausgang erzeugt wird.The physical aftertreatment can also be a steam jet milling, wherein the steam is advantageously already overheated in the precipitation reactor Reactant feed, by supplying a hot flushing medium or by microwave heating is generated in the product output.
So kann diese physikalische Nachbehandlung bei gleichbleibender chemischer Zusammensetzung der gefällten Partikel zu einem Übergang in einen alternativen morphologischen Zustand, also beispielsweise eine andere, meist stabilere Kristallisationsform führen.So This physical aftertreatment can be carried out with constant chemical Composition of the precipitated Particles to a transition in an alternative morphological state, so for example lead to a different, usually more stable form of crystallization.
Insgesamt gelingt so beispielsweise durch die zeitlich unmittelbar anschließende Nachbehandlung die Herstellung von sehr feinteiligem, nanoskaligem Zinkoxid aus zunächst gefälltem amorphem Zinkhydroxidhydrat, bevor sich aus dem amorphen Zinkhydroxidhydrat ein nennenswerter Anteil an kristallinem Zinkhydroxid (ein Vorgang, der ohne Zutun bereits bei Raumtemperatur in kurzer Zeit abläuft) bilden kann, welches sich dann nur noch unter schwierigeren Bedingungen in Zinkoxid verwandeln ließe. Dies gelingt auch, wenn wie oben als Co-Fällung beschrieben, ein Gemisch mit einem co-gefällten Produkt hergestellt wurde.All in all succeeds, for example, by the immediate subsequent post-treatment the production of very finely divided, nanoscale zinc oxide first precipitated amorphous zinc hydroxide hydrate before emerging from the amorphous zinc hydroxide hydrate a significant proportion of crystalline zinc hydroxide (a process, which proceeds without action at room temperature in a short time) form can, which then only under more difficult conditions could be converted into zinc oxide. This also succeeds when described as co-precipitation above, a mixture with a co-precipitated Product was made.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wurde erreicht, dass die Herstellung der nanoskaligen Teilchen mit gewünschter einheitlicher Morphologie und Teilchengröße in einem kontinuierlichen Verfahren realisiert wird. Wesentlich zum Erreichen von monomodalen Nanopartikeln mit enger Größenverteilung ist dabei zunächst eine schnelle Durchmischung der eingesetzten Reaktanden. Die zur Fällung der Nanopartikel führende schnelle Durchmischung kann in einem Y-Mischer oder einem T-Mischer oder in Mikroreaktoren, wie sie mittlerweile in vielen Ausführungen bekannt sind, durchgeführt werden, in denen die Reaktanden mittels Druck aus haarfeinen Kanälen gepresst werden, wobei die Reaktandenkanäle für die unterschiedlichen Reaktionspartner meist alternierend angeordnet sind.in the inventive method was achieved that the production of nanoscale particles with desired uniform morphology and particle size in a continuous Procedure is realized. Essential for achieving monomodal Nanoparticles with narrow size distribution is at first a fast mixing of the reactants used. The to precipitation the nanoparticle leading fast mixing can be done in a Y-mixer or a T-mixer or in microreactors, as they are now known in many designs are done in which the reactants are pressed by pressure from hair-thin channels be, with the reactant channels for the different ones Reactants are usually arranged alternately.
Gewisse Vorteile bringt dabei eine Ausführung, bei der jeweils zwischen den Reaktandenkanälen jeweils zusätzliche Kanäle für den Austritt nicht reagierender Medien angeordnet sind. Diese nicht reagierenden Medien können Flüssigkeiten oder Gase sein und dienen dazu, Verstopfungen während des Betriebes zu verhindern und den Reaktor nach Arbeitsstopp zu entleeren und nachträgliche Verstopfungen zu verhindern.Certain Advantages brings an execution, in each case between the Reaktandenkanälen additional channels for the Outlet of unreacted media are arranged. This unresponsive Media can liquids or gases and serve to prevent blockages during operation and to empty the reactor after stoppage and subsequent blockages to prevent.
Für eine industrielle Produktion entsprechend der vorliegenden Erfindung in Mikroreaktoren sind prinzipiell alle Ausführungen geeignet, bei denen es nicht zu einer Verstopfung der engen Kanäle der Mikroreaktoren kommen kann.For an industrial Production according to the present invention in microreactors in principle all versions suitable in which there is no clogging of the narrow channels of the microreactors can come.
Gut
geeignet zur Verwendung für
das vorliegende Verfahren sind verschiedene Mikroreaktoren, insbesondere
die erfindungsgemäßen Mikroreaktoren,
aber auch der in
Dabei ist es möglich, dass sich das Spülgas erst aufgrund von Druckabfall oder höherer Temperatur durch Wechsel des Aggregatzustandes oder durch Temperaturerhöhung im Mikroreaktor bildet. Zumindest eine der Produktzuführungen kann über den Siedepunkt des Lösungsmittels aufgeheizt werden, so dass das Lösungsmittel nach dem Durchtritt durch die Düse wegen des dortigen Druckabfalles dann zumindest teilweise verdampft und dadurch als sich stets bildendes und wieder kondensierbares Spülgas zur Verfügung steht. Es ist auch möglich, dass sich das Gas durch die chemische Reaktion selbst bildet oder durch gezielte Zugabe entsprechender Reaktanden zusätzlich zu den Reaktanden. Insbesondere kommt dafür Kohlendioxid oder auch Ammoniak in Frage.there Is it possible, that the purge gas only due to pressure drop or higher Temperature by changing the state of aggregation or by increasing the temperature in the Microreactor forms. At least one of the product feeds can over the Boiling point of the solvent be heated so that the solvent after passing through the nozzle because of the local pressure drop then at least partially evaporated and thereby as always forming and again condensable purge gas for disposal stands. It is also possible that the gas itself forms or passes through the chemical reaction targeted addition of appropriate reactants in addition to the reactants. Especially come for that Carbon dioxide or ammonia in question.
Es
hat sich gezeigt, dass bei einer Vielzahl von Fällungen, insbesondere wenn
die Fällungen
mit niedrigkonzentrierten Reaktandenlösungen durchgeführt werden,
auf die Zufuhr von Spülgas
oder Spülflüssigkeit
zumindest zeitweise verzichtet werden kann. Bei Reaktoren mit relativ
engem Produktabfuhrkanal ist es jedoch auch in diesen Fällen meist vorteilhaft,
zum Spülen,
zum Reinigen oder zum Entleeren ein Spülgas oder eine Spülflüssigkeit
zu verwenden. Bei den in
Diese Reaktoren können auch so betrieben werden, dass an den Produktausgang ein Unterdruck angelegt wird und sich das Spülgas für den Reaktor durch Verdampfen des Lösungsmittels, bevorzugt Wasser, bildet. Das verdampfte Lösungsmittel kann in einer Kältefalle kondensiert werden. Das Produkt kann ebenfalls in einer Kältefalle zusammen mit dem Lösungsmittel in gefrorenem Zustand gewonnen und gefriergetrocknet werden.These Reactors can also be operated so that applied to the product output a negative pressure will and the purge gas for the Reactor by evaporation of the solvent, preferably water, forms. The vaporized solvent may be in a cold trap be condensed. The product can also be in a cold trap together with the solvent obtained frozen and freeze-dried.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass zumindest zwei strahlbildende Düsen oder Düsenrohre in Halterungen justierbar gelagert sind und die Düsen so zueinander justiert werden, dass die Strahlen in einem Winkel von 180 Grad oder einem stumpfen oder in einem spitzen Winkel aufeinandertreffen, wobei die Düsen sich in einer weitgehend materialfernen Umgebung befinden und der entstehende Produktnebel sich weitgehend in alle drei Dimensionen ausbreiten kann. Diese Umgebung kann dabei durch ein Gehäuse beispielsweise einen Behälter mit einem Volumen von einigen Millilitern bis zu mehreren tauusend Litern begrenzt werden. Die Tröpfchen des sich bei der Kollision bildenden Nebels setzen sich dann aufgrund der Schwerkraft auf dem Boden des Behälters ab.The inventive method can also be done like this be that at least two jet-forming nozzles or nozzle tubes adjustable in brackets are stored and the nozzles be adjusted to each other so that the rays at an angle of 180 degrees or a blunt or at a sharp angle, where the nozzles are are located in a largely material distant environment and the resulting Product mist can propagate largely in all three dimensions. This environment can by a housing, for example, a container with a volume of a few milliliters up to several thousand liters be limited. The droplets of the mist forming in the collision then settle due to gravity on the bottom of the container.
Der Reaktor kann aber auch so konstruiert sein, dass sich ein für die Kollision von freien Strahlen geeigneter Gasraum dadurch bildet, dass sich der entstehende Nebel aus Dispersion gefällter Partikel durch Schwerkraft aus dem Kollisionraum entfernt.Of the Reactor can also be designed so that one for the collision of free rays suitable gas space thereby forms that the resulting mist from dispersion of precipitated particles by gravity removed from the collision space.
Der Reaktor kann auch so betrieben werden, dass der Betrieb in einem Behälter im getauchten Zustand durchgeführt wird, und auf ein Spülgas oder eine Spülflüssigkeit vollständig verzichtet wird.Of the Reactor can also be operated so that the operation in one container carried out in the dipped state will, and on a purge gas or a rinsing liquid Completely is waived.
Das Spülgas oder die Spülflüssigkeit können im Kreislauf geführt werden. Zur Kreislaufführung des Spülgases wird dieses in einem Gasabscheider vom Produkt getrennt. Die Kreislaufführung einer Spülflüssigkeit gelingt dadurch, dass die Spülflüssigkeit mit dem die Dispersion enthaltenden Reaktionsmedium nicht mischbar ist und demzufolge eine abtrennbare Phase bildet, die im Kreislauf geführt wird. Die mit der Produktdispersion nicht mischbare „Spülflüssigkeit" kann aber auch unbewegt statisch im Reaktionsraum verbleiben, während sich die Produktdispersion aus dem Reaktor nach unten absetzt oder nach oben aufschwimmt. In jedem Fall wird mittels der eine eigene Phase bildenden „Spülflüssigkeit" der Reaktionsraum, der, realistisch betrachtet, nur in der dispergierten Phase existiert, klein gehalten und eine Rückvermischung und gleichzeitig die Möglichkeit einer Reaktorverstopfung verhindert. Bei der Spülflüssigkeit kann es sich um Silkonöl handeln.The purge or the rinsing liquid can in Guided cycle become. For circulation of purge gas this is separated from the product in a gas separator. The circulation of a rinse succeeds in that the rinsing liquid with the dispersion containing reaction medium is immiscible and thus forms a separable phase that is recycled. The "rinsing liquid" which is immiscible with the product dispersion can also be static in the air Reaction space remain while the product dispersion settles down or out of the reactor floating up. In any case, by means of a separate phase forming "rinsing liquid" the reaction space, which, realistically, exists only in the dispersed phase, kept small and a backmixing and at the same time the possibility prevents reactor clogging. The rinsing liquid can be silver oil.
Die Flüssigkeitsstrahlen werden bevorzugt in Reaktoren mittels Düsen erzeugt. Dazu werden mit Pumpen, vorzugsweise zwangsverdrängenden Pumpen, Drücke zwischen vorzugsweise 50–200 bar erzeugt. Selbstverständlich können auch höhere oder niedrigere Drücke angewendet werden. Niedrigere Drücke führen jedoch zu niedrigeren Umsatzmengen, höhere Drücke zu einer Erhöhung der Mischgeschwindigkeit aber auch zu höheren Kosten für die Pumpenenergie. Der Durchmesser des Reaktorraumes sollte bevorzugt dem mehrfachen Durchmesser der Düsen zur Zuführung der Reaktandenstrahlen entsprechen. Der Faktor liegt günstigerweise zwischen 5 und 50, besonders günstig ist ein Faktor zwischen 10 und 25.The liquid jets are preferably generated in reactors by means of nozzles. For this purpose, pressures between preferably 50-200 bar are generated with pumps, preferably positive displacement pumps. Of course, higher or lower pressures can also be used. However, lower pressures result in lower sales volumes, higher pressures lead to an increase in the mixing speed but also to higher costs for the pump energy. The diameter of the reactor space should preferably be the multiple diameter correspond to the nozzles for supplying the reactant beams. The factor is favorably between 5 and 50, a factor between 10 and 25 is particularly favorable.
In einer erfindungsgemäß verwendeten Anlagentechnik werden die Pumpen, die der Förderung der Reaktandenströme in den Mikroreaktor dienen, bevorzugt mittels eines pH-Wert-Messgebers oder Leitfähigkeitsmesswertgebers am Produktausgang und einer Steuerung geregelt.In a used in the invention Plant engineering are the pumps that promote the flow of reactants in the Serving microreactor, preferably by means of a pH transmitter or conductivity transmitter regulated at the product output and a controller.
Der Zeitraum bis zur völligen Durchmischung liegt in einem solchen Mikroreaktor, abhängig von Düsenweiten, Pumpendruck, Reaktandenviskosität, Temperatur und anderen Parametern in der Regel unterhalb einer Millisekunde und kann auf unter 50 Mikrosekunden durch Erhöhen des Pumpendruckes oder Verkleinerung des Düsendurchmessers verkürzt werden, sofern eine extrem hohe Keimbildungsgeschwindigkeit dies erforderlich macht.Of the Period until complete Mixing is in such a microreactor, depending on nozzle widths, Pump pressure, reactant viscosity, temperature and other parameters usually below one millisecond and can be reduced to less than 50 microseconds by increasing the pump pressure or Reduction of the nozzle diameter shortened if an extremely high nucleation rate is this required.
Durch die Verwendung eines kühlen Spülmediums, insbesondere bei der Verwendung eines flüssigen, bevorzugt eines mit der Dispersion nicht mischbaren, Spülmediums kann das entstehende Produkt gekühlt werden und gleichzeitig, insbesondere bei der Verwendung eines gasförmigen Spülmediums der Transport aus dem Mikroreaktor in und durch einen Wärmetauscher erheblich beschleunigt werden, sodass eine sehr effektive Kühlung erreicht wird, selbst wenn die inneren geometrischen Abmessungen des Wärmetauschers zur Verhinderung von Verstopfung wesentlich größer sind als bei den in der Mikroreaktionstechnik nach dem Stand der Technik eingeführten, aber verstopfungsanfälligen Wärmetauscher.By the use of a cool flushing medium, especially when using a liquid, preferably one with the dispersion immiscible, flushing medium, the resulting product chilled be and simultaneously, especially when using a gaseous flushing medium the transport from the microreactor into and through a heat exchanger be significantly accelerated, so that a very effective cooling is achieved even if the internal geometric dimensions of the heat exchanger To prevent constipation are much larger than those in the microreaction technology introduced according to the prior art, but clog-prone heat exchanger.
Durch die Verwendung eines heißen Spülmediums kann eine chemische oder physikalische Stoffumwandlung bewirkt werden. Durch den Energieinhalt des heißen Spülmediums kann aber auch das Fällungsmedium verdampft werden. Sofern das heiße Spülmedium ein Gas ist, kann man so zu getrockneten Pulvern gelangen. Der Ausgang des Mikroreaktors verhält sich dann wie eine Sprühtrockungsdüse. Sofern das heiße Spülmedium eine Flüssigkeit ist, erhält man nach Verdampfung des Fällungsmediums eine Dispersion im Spülmedium.By the use of a hot flushing medium a chemical or physical conversion can be effected. Due to the energy content of the hot flushing medium but also the precipitation medium be evaporated. If the hot flushing medium is a gas, you can get to dried powders. The output of the microreactor behave then like a spray-drying nozzle. Provided the hot flushing medium a liquid is, receives after evaporation of the precipitation medium a dispersion in the rinsing medium.
In der Anfangs- und in der Endphase des Betriebes des Mikroreaktors kann es vorkommen, dass ein Lösungsmittelstrahl in die gegenüberliegende Düse eintritt und dort eine Ausfällung „hinter der Düse" bewirkt, solange beispielsweise die Anlage auf einer Reaktorseite noch nicht entlüftet ist. Aus diesem Grund kann der Reaktor über eine zusätzliche Bohrung mit einem Blockierer ausgestattet werden, der temporär mit einem Störstift in den Kollisionspunkt ragt, um eine mögliche Verblockung zu vermeiden. Dieser Störstift wird beispielsweise pneumatisch oder bevorzugt mittels eines Elektromagneten bewegt. Der Elektromagnet wird an ein Druckmessgerät, bevorzugt an ein Manometer mit Schaltkontakt angeschlossen und von diesem gesteuert. Nur beim Überschreiten eines einstellbaren Mindestdruckes in beiden Zuführleitungen für die Reaktanden wird der Störstift aus dem Kollisionspunkt entfernt. Der Störstift kann frei über den Düsenöffnungen stehen oder optional so konstruiert sein, dass er die Düsenöffnungen abdichtet. In the beginning and in the final phase of the operation of the microreactor It can happen that a solvent jet enters the opposite nozzle and there a precipitate "behind the nozzle "causes, as long as For example, the system is not vented on a reactor side yet. For this reason, the reactor can have an additional Bore be equipped with a blocker that temporarily with a Störstift protrudes into the collision point to avoid possible blocking. This Störstift is for example pneumatically or preferably by means of an electromagnet emotional. The solenoid is preferred to a pressure gauge connected to a pressure gauge with switching contact and from this controlled. Only when crossing an adjustable minimum pressure in both supply lines for the reactants becomes the sturgeon pin removed from the collision point. The sturgeon pin can move freely over the orifices stand or optionally be constructed so that it the nozzle openings seals.
Weitere Beispiele zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Herstellung von Partikeln durch Fällung oder Co-Fällung der nachfolgenden Substanzen, oder die Beschichtung von dispergierten oder frisch gefällten Partikeln durch anschließende Fällung oder Co-Fällung mit zumindest einer der nachfolgenden Substanzen, nämlich Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikat, Aluminiumtitanat, Antimonoxide, Bariumferrit, Bariumstannat, Bariumsulfat, Bariumtitanat und andere Titanate, Bleizirkonat, Borate, Calciumcarbonat und andere Carbonate, Calciumhydroxidphosphat, Calciumfluorid, Calciumstearat, Ceroxid, nano-Glas, Eisenoxide, nano-Email, Ferrofluide, Indiumoxid, Lanthanoxid, Lithiumtitanat, Magnesiumoxid, Magnetofluide, Manganoxid, Natrium-Aluminiumsilikat und andere Silikate, Nickelhydroxid, Nickelferrit, Nickeloxide, Nickelsulfid, Nickeltitanat, Silberhalogenide und andere Halogenide, Siliciumdioxid, Strontiumcarbonat, Strontiumsulfat, Titandioxid, Yttrium-Aluminium-Granat, Yttriumvanadat, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkterephtalat und andere Terephtalate, Zinnoxid, Zirkonphosphat und andere Phosphate, Zirkonoxid, sowie Mischmetalloxide mit den vorgenannten Stoffen, teilweise als Dotierung, ebenso andere Perowskite, Halbleiter, Supraleiter und weitere elektrokeramische Werkstoffe. Typische Beispiele sind auch die Herstellung von Antimonzinnoxid oder Antimonzinkoxid oder Indiumzinnoxid oder Indiumzinkoxid.Further Examples of the application of the method according to the invention are the preparation of particles by precipitation or co-precipitation the subsequent substances, or the coating of dispersed or freshly felled Particles by subsequent precipitation or co-precipitation with at least one of the following substances, namely aluminum hydroxide, Alumina, aluminum silicate, aluminum titanate, antimony oxides, Barium ferrite, barium stannate, barium sulfate, barium titanate and others Titanates, lead zirconate, borates, calcium carbonate and other carbonates, Calcium hydroxide phosphate, calcium fluoride, calcium stearate, cerium oxide, nano-glass, iron oxides, nano-enamel, Ferrofluids, indium oxide, lanthanum oxide, lithium titanate, magnesium oxide, Magnetofluids, manganese oxide, sodium aluminosilicate and other silicates, Nickel hydroxide, nickel ferrite, nickel oxides, nickel sulfide, nickel titanate, Silver halides and other halides, silica, strontium carbonate, Strontium sulfate, titanium dioxide, yttrium aluminum garnet, yttrium vanadate, Zinc oxide, zinc sulfide, zinc terephthalate and other terephthalates, tin oxide, zirconium phosphate and other phosphates, zirconia, as well as mixed metal oxides with the aforementioned substances, partly as doping, as well as other perovskites, Semiconductors, superconductors and other electroceramic materials. Typical examples are also the production of antimony tin oxide or antimony zinc oxide or indium tin oxide or indium zinc oxide.
Durch Beschichten von Siliziumoxidpartikeln mit Eisenoxid oder Titandioxid gelangt man beispielsweise zu Partikeln mit besonderen Eigenschaften für die Kosmetik.By Coating of silica particles with iron oxide or titanium dioxide For example, you can get particles with special properties for the Cosmetics.
Es können Partikel mit magnetischen Eisenoxiden beschichtet oder auch magnetische oder superparamagnetische Partikel zu Partikeln mit besonderen optischen Eigenschaften beschichtet werden und bei der Verarbeitung durch Anlegen von elektrischen Feldern in eine Richtung geordnet oder zu bestimmten geometrischen Mustern angeordnet werden.It can Particles coated with magnetic iron oxides or magnetic or superparamagnetic particles to particles with special optical Properties are coated and processed by Applying electric fields arranged in one direction or be arranged to specific geometric patterns.
Der chemische Ablauf und die Stöchiometrie der jeweiligen Fällung kann dabei nach dem für die jeweilige Fällung in einem Rührreaktor bekannten Stand der Technik erfolgen.Of the chemical process and the stoichiometry of respective precipitation can do it after the for the respective precipitation in a stirred reactor known prior art done.
Titandioxid und kann so beispielsweise als Dispersion oder frisch gefällt als eine an dessen Fällung unmittelbar anschließende, zeitlich leicht versetzte Fällung von zumindest einem Metallphosphat zur Herstellung antikorrosiver Weißpigmente beschichtet werden. Die Fällung der Phosphate als Einzelschritt erfolgt dabei jeweils nach den in der Literatur beschriebenen Vorgehensweisen zur Fällung von Phosphaten. Als Metallkomponente der Phosphate kommen beispielsweise Cer, Zink, Aluminium oder Mangan in Frage. Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiteren zeitlich versetzten Fällung eine weitere anorganische Schicht, beispielsweise aus Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid aufgebracht werden. Frisch gefälltes Zinkoxid oder Zinkhydroxid kann so mit Zinksulfid beschichtet werden. Zinksulfid oder mit Zinksulfid beschichtetes Metalloxid, auch Zinkoxid kann durch Behandlung mit Kupfersulfatlösung elektrisch leitfähig werden.Titanium dioxide and thus may be precipitated as, for example, a dispersion or fresh one at whose precipitation immediately following, slightly precipitated precipitation in time of at least one metal phosphate for the production of anticorrosive White pigments be coated. The precipitation The phosphates as a single step are carried out according to the in The literature describes procedures for the precipitation of phosphates. The metal component of the phosphates are, for example, cerium, zinc, Aluminum or manganese in question. Alternatively or additionally in a further time-delayed precipitation another inorganic Layer, for example of aluminum hydroxide or aluminum oxide be applied. Freshly felled Zinc oxide or zinc hydroxide can thus be coated with zinc sulfide. Zinc sulfide or zinc sulfide coated metal oxide, also zinc oxide can become electrically conductive by treatment with copper sulphate solution.
Leitfähige Beschichtungen erhält man durch das zeitlich leicht versetzte Auffällen von Mischoxiden aus Zinn oder Zink mit Indiumoxid oder Antimonoxid oder aus Aluminiumoxid nach dem Stand der Technik aus den entsprechenden Säuren und Laugen. Durch zeitlich versetzte Auffällung von Metalltitanaten auf Titandioxid gelangt man beispielsweise zu Katalysatoren für die Kunststoffpolymerisation. Weitere Beispiele sind nano-Kosmetika und nano-Pharmazeutika durch Solvent-Nonsolvent-Fällung oder durch Lösen in Lauge und Fällung mit Säure. Diese Herstellung kann dabei aber auch so durchgeführt werden, dass simultan zur Fällung oder, bevorzugt zeitlich leicht versetzt in einem zweiten Reaktor, eine Co-Fällung von nanoskaligem, anorganischem Produkt durchgeführt wird. Insbesondere die Löslichkeit von schlecht löslichen Pharmazeutika kann dabei enorm verbessert werden, wenn das gefällte anorganische Produkt jeweils je nach Anforderung eine hohe Löslichkeit in Blut oder eine hohe Löslichkeit in Säure, auch als Carbonat oder Hydrogencarbonat unter Abspaltung von Kohlendioxid, bzw. Magenflüssigkeit oder eine hohe Löslichkeit in Lauge, bzw. Darmflüssigkeit besitzt. Die Fällung kann dabei auch im Gemisch von Wasser mit Lösungsmittel erfolgen, so dass auch anorganische Produkte, bzw. Salze zur Fällung gelangen, die wasserlöslich und bioverträglich sind.Conductive coatings receives one by the temporally slightly offset incidence of mixed oxides of tin or zinc with indium oxide or antimony oxide or alumina according to the prior art from the corresponding acids and Alkalis. By staggered precipitation of metal titanates on Titanium dioxide is obtained, for example, to catalysts for the polymerisation. Further Examples are nano-cosmetics and nano-pharmaceuticals by solvent-nonsolvent precipitation or by loosening in lye and precipitation with acid. However, this production can also be carried out in this way that simultaneously to the precipitation or, preferably slightly offset in time in a second reactor, a co-precipitation of nanoscale, inorganic product. In particular, the solubility of poorly soluble Pharmaceuticals can be greatly improved if the precipitated inorganic Product depending on the requirement, a high solubility in blood or a high solubility in acid, also as carbonate or bicarbonate with elimination of carbon dioxide, or gastric fluid or a high solubility in lye, or intestinal fluid has. The precipitation can also be done in a mixture of water with solvent, so that also inorganic products, or salts to precipitate, the water-soluble and biocompatible are.
Weitere Beispiele sind die Herstellung organischer Explosivstoffe durch reaktive Fällung von Benzanat oder anderer Explosivstoffe. Weitere Beispiele sind die Herstellung organischer Pigmente durch reaktive Fällung in erfindungsgemäßen Mikroreaktoren mittels Azokupplung oder durch Solvent-Nonsolventfällung von in Schwefelsäure gelösten Pigmenten mittels Wasser als Nonsolvent. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn die Fällung als Co-Fällung mit anorganischen Partikeln durchgeführt wird, bevorzugt derart, dass die anorganischen Partikel zu zumindest einem der Reaktanden oder über einen eigenen Reaktandeneingang als Dispersion zugegeben werden oder durch eine Fällung zeitlich unmittelbar vor der Fällung der organischen Partikeln gebildet werden.Further Examples are the production of organic explosives by reactive precipitation of benzanate or other explosives. Other examples are the production of organic pigments by reactive precipitation in microreactors according to the invention by azo coupling or by solvent Nonsolventfällung of in sulfuric acid dissolved Pigments using water as Nonsolvent. It can be advantageous be when the precipitation as co-precipitation is carried out with inorganic particles, preferably such that the inorganic particles to at least one of the reactants or over a separate Reaktandeingingang be added as a dispersion or by a precipitation in time immediately before the precipitation the organic particles are formed.
Es ist Teil dieser Erfindung, dass die hier beschriebenen Vorrichtungen statt zur Herstellung von nanoskaligen Produkten als nicht verstopfende chemische Mikroreaktoren genutzt werden. In diesem Einsatzbereich sind diese Vorrichtungen insbesondere dann nützlich, wenn es bei solchen Reaktionen in nicht beabsichtigter Weise zu Ausfällungen oder Verkrustungen kommen kann. Der besondere Vorteil ergibt sich ebenso wie bei der Fällung von nanoskaligen Produkten aus der Spülbarkeit des Reaktionsraumes mit einem Spülgas oder einer Spülflüssigkeit. Dabei ist es möglich, dass sich das Spülgas erst aufgrund von Druckabfall oder höherer Temperatur durch Wechsel des Aggregatzustandes oder durch Temperaturerhöhung im Mikroreaktor bildet. Es ist auch möglich, dass sich das Gas durch die chemische Reaktion selbst bildet oder durch gezielte Zugabe entsprechender Reaktanden zusätzlich zu den Reaktanden. Insbesondere kommt dafür Kohlendioxid oder auch Ammoniak in Frage.It is part of this invention that the devices described here instead of producing nanoscale products as non-clogging chemical microreactors are used. In this application area these devices are particularly useful when it comes to such Reactions unintentionally to precipitates or incrustations can come. The special advantage arises as well as in the precipitation of nanoscale products from the flushability of the reaction space with a purge gas or a rinsing liquid. there Is it possible, that the purge gas only due to pressure drop or higher temperature due to change the aggregate state or by increasing the temperature in the microreactor forms. It is also possible, that the gas forms by the chemical reaction itself or by specific addition of appropriate reactants in addition to the reactants. In particular comes for carbon dioxide or ammonia in question.
Eine weitere Ausführung sieht die Sprühtrocknung von gefällten Produkten vor. Als Spülgas wird dabei ein heißes Gas zugeführt, welches aufgrund seiner Menge und Temperatur ausreichend Energie enthält zur Verdampfung des Dispergiermediums, sodass aus dem Reaktor Lösungsmitteldampf, beispielsweise Wasserdampf, und freie Partikel austreten. In einer an den Reaktor angeschlossenen Anordnung, die einer Sprühtrocknungsstrecke nach dem Stand der Technik entspricht, fallen dann feste Partikel an.A further execution sees the spray drying of felled Products. As purge gas becomes a hot one Supplied with gas, which due to its amount and temperature sufficient energy contains to evaporate the dispersing medium so that solvent vapor, For example, water vapor, and free particles emerge. In a connected to the reactor arrangement, the spray drying line According to the prior art, then fall solid particles at.
Eine weitere Ausführung sieht die Herstellung von Dispersionen oder Emulsionen vor, bei denen die kollidierenden Flüssigkeiten nicht oder nur begrenzt miteinander mischbar sind und sich in zumindest einem der Flüssigkeitsstrahlen zumindest eine gelöste Substanz befindet. Die Prozessführung wird so gestaltet, dass die Flüssigkeit, die die gelöste Substanz enthält, nach der Kollision im Reaktor oder in der anschließenden Strecke verdampft und die vorher gelöste Substanz sich dann im verbleibenden nicht lösenden Medium nicht gelöst dispergiert oder nicht gelöst emulgiert in der verbleibenden Flüssigkeit verbleibt. Die Verdampfung erfolgt dabei dadurch, das zumindest eine der beiden Flüssigkeiten vor dem Eintritt in den Reaktor beispielsweise mittels einer von außen temperierten, spiralförmigen Zufuhrleitung erhitzt wird, wobei die Temperatur auch über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegen kann. Oder das zugeführte Gas wird vor dem Eintritt in den Reaktor erhitzt. Alternativ oder zusätzlich kann am Produktausgang ein Unterdruck angelegt werden. Auf diese Weise können wässrige Dispersionen von wasserunlöslichen Substanzen hergestellt werden. Oberflächenmodifizierende Reagenzien können dabei in zumindest einem der zumindest zwei Flüssigkeitsstrahlen gelöst enthalten sein oder zeitversetzt zugegeben werden.A further embodiment provides for the production of dispersions or emulsions in which the colliding liquids are immiscible or only to a limited extent miscible with each other and at least one dissolved substance is present in at least one of the liquid jets. The process control is designed so that the liquid containing the solute evaporates after collision in the reactor or in the subsequent stretch and the previously dissolved substance then dissolved in the remaining non-solvent medium dispersed or not dissolved emulsified in the remaining liquid remains. The evaporation takes place in that at least one of the two liquids is heated prior to entering the reactor, for example by means of an externally tempered, spiral feed line, wherein the temperature may also be above the boiling point of the liquid. Or the gas supplied is heated before it enters the reactor. Alternatively or additionally, a negative pressure can be applied to the product outlet. On In this way, aqueous dispersions of water-insoluble substances can be prepared. Surface-modifying reagents may be dissolved in at least one of the at least two liquid jets or may be added in a time-delayed manner.
Erläuterung zu den Zeichnungen:Explanation to the drawings:
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1803497A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | General Electric Company | Method of manufacturing nonoparticles |
| WO2007147881A2 (en) | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Yara International Asa | A process for the preparation of uniform nano-sized solid materials by continuous precipitation |
| DE102006033152A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-31 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Nanofine phosphates |
| DE102015108749A1 (en) | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for the large-scale, wet-chemical preparation of ZnO nanoparticles with the aid of air bubbles |
| DE102018205152A1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | Glatt Ingenieurtechnik Gmbh | Process and reactor for the production of particles |
| CN110407256A (en) * | 2019-08-07 | 2019-11-05 | 江苏宇星工贸有限公司 | Production process of nanoscale iron oxide |
| WO2020249499A1 (en) | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Basf Se | Stabilized gypsum particles |
| CN115286028A (en) * | 2022-05-12 | 2022-11-04 | 四川大学 | A kind of preparation method and device for synthesizing high-dispersion nano-calcium carbonate without additives |
-
2004
- 2004-08-04 DE DE102004038029A patent/DE102004038029A1/en not_active Ceased
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1803497A1 (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | General Electric Company | Method of manufacturing nonoparticles |
| WO2007147881A2 (en) | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Yara International Asa | A process for the preparation of uniform nano-sized solid materials by continuous precipitation |
| WO2007147881A3 (en) * | 2006-06-23 | 2008-03-27 | Yara Int Asa | A process for the preparation of uniform nano-sized solid materials by continuous precipitation |
| DE102006033152A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-31 | Chemische Fabrik Budenheim Kg | Nanofine phosphates |
| DE102015108749A1 (en) | 2015-06-02 | 2016-12-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for the large-scale, wet-chemical preparation of ZnO nanoparticles with the aid of air bubbles |
| DE102018205152A1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-10-10 | Glatt Ingenieurtechnik Gmbh | Process and reactor for the production of particles |
| US12290802B2 (en) | 2018-04-05 | 2025-05-06 | Glatt Ingenieurtechnik Gmbh | Method and reactor for manufacturing particles |
| WO2020249499A1 (en) | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Basf Se | Stabilized gypsum particles |
| CN110407256A (en) * | 2019-08-07 | 2019-11-05 | 江苏宇星工贸有限公司 | Production process of nanoscale iron oxide |
| CN110407256B (en) * | 2019-08-07 | 2021-11-02 | 江苏宇星科技有限公司 | The production process of nano-scale iron oxide |
| CN115286028A (en) * | 2022-05-12 | 2022-11-04 | 四川大学 | A kind of preparation method and device for synthesizing high-dispersion nano-calcium carbonate without additives |
| CN115286028B (en) * | 2022-05-12 | 2023-12-15 | 四川大学 | A preparation method and device for synthesizing highly dispersed nanometer calcium carbonate without using additives |
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