Колоїдний розчин наносрібла та спосіб його одержання

 

Винахід відноситься до неорганічної хімії, а саме до колоїдному розчину наносрібла і способу його одержання, і може бути використане в різних областях, зокрема в медицині, ветеринарії, харчовій промисловості, косметології, побутової хімії та агрохімії.

У винаході в цілях ясності викладу наведено визначення деяких понять.

Термін «деионизованная вода» - вода, в якій не міститься іонів домішок. Її питомий опір може складати до 18 МОм·см; чистота - 99,999%.

Іон - одноатомная або многоатомная електрично заряджена частинка, що утворюється в результаті втрати або приєднання одного або декількох електронів атомом або молекулою.

Термін «благородний метал срібло» відноситься до металів VIII групи Періодичної системи.

Наночастинки срібла розміром 1-100 нм можуть бути отримані в різних геометричних формах. Ці дрібні частинки містять елемент-метал в хімічно відновленої формі і, в залежності від способу їх отримання, можуть зберігатися у вигляді відновлених твердих порошків або у вигляді стійких суспензій в розчинниках, наприклад у воді або спирті (у вигляді колоїдів або золів).

Термін «колоїд» відноситься �ті частинки мають розміри в межах від 1 нм до 1 мкм (від 10-7до 10-5см). У прозорих колоїдах спостерігається розсіювання світлового променя (ефект Тиндаля). Дисперсні частинки не випадають в осад за рахунок броунівського руху.

Колоїдні розчини срібла (тобто стійкі системи «наночастинки срібла - розчинник») пофарбовані, це фізична властивість наночастинок срібла, при цьому забарвлення залежить від розміру частинок, а "чистота" кольори - від однорідності частинок за розмірами.

Для колоїдів типово, що вони є стабільними у водному розчині тільки тоді, коли їх агрегація запобігається, наприклад, з допомогою стабілізуючих факторів.

Стабілізація колоїдних розчинів може бути досягнута додаванням невеликої кількості високомолекулярних речовин, що адсорбуються на поверхні частинок і попереджають їх агрегацію.

Відомий спосіб приготування стабілізованого колоїду [патент ЕР №2007513], що включає нагрівання води до першої встановленої температури, додавання у воду нітрату срібла, нагрівання суміші до другої необхідної температури, додавання в суміш цитрату літію з подальшим нагріванням до потрібної температури, охолодження суміші.

Необхідно відзначити, що колоїд, отриманим методом, що описаний�соб отримання наночастинок срібла у водному середовищі [патент UA №2390344], забезпечує високу стабільність і включає розчинення стабілізаторів у дистильованій воді при перемішуванні, приміщення в одержаний розчин анода, виконаного у вигляді срібної пластини, і катода, виконаного у вигляді пластини з нержавіючої сталі, електрохімічне розчинення анода при пропусканні через розчин стабілізованого постійного струму. Спосіб, описаний в патенті UA №2390344, забезпечує високу стабільність отриманих наночастинок срібла за рахунок використання стабілізаторів.

Наночастинки срібла, одержані способом, описаним в патент UA №2390344, передбачається використовувати для виробництва медичних, ветеринарних та косметичних препаратів.

Таким чином, описані вище технічні рішення, які сприяють стабілізації колоїдів, засновані на процесах, при яких колоїди утворювалися за рахунок попередньої реакції.

Найбільш близьким аналогом за сукупністю суттєвих ознак і призначенням є О.В.МОСИН «Продукт нанотехнології - колоїдне наносеребро» на сайті (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9151.html, стор.1, 9-10, опубліковано 07.07.2008), в якому викладено спосіб отримання колоїдного розчину наносрібла, що включає электрохимическо�іонізовану воду, наночастинки металевого срібла і іони срібла.

Завданням, на вирішення якої спрямовано даний винахід, є отримання стабільного колоїдного розчину наносрібла способом, що не допускає агрегацію наночастинок металевого срібла без використання стабілізаторів.

Технічний результат, що виявляється при використанні винаходу, полягає в отриманні пропонованим способом стабільного колоїдного розчину наносрібла, в якому розмір наночастинок металевого срібла і відповідно вага наночастинок металевого срібла такі, що взаємна сила відштовхування однополярних диполів води, що оточують наночастинки металевого срібла, вище сил тяжіння, що діють на частинки, за рахунок чого відбувається утримування наночастинок металевого срібла в рівномірно зваженому стані і в однаковій концентрації по всьому об'єму розчину.

Для рішення поставленої задачі і досягнення зазначеного технічного результату запропонована група винаходів, об'єднаних загальним винахідницьким задумом.

Одним аспектом пропонованої групи винаходу є спосіб отримання колоїдного розчину наносрібла, що включає електрохімічне раргают срібло у вигляді дрібнодисперсного порошку з хімічною чистотою 99,999% і розмірів наночастинок порошку до 100 нм, електрохімічне розчинення проводять в електролізері, що містить корпус, виконаний з хімічно нейтрального матеріалу, всередині якого розташовані електроди, які представляють собою виконані з хімічно нейтрального матеріалу ємності, в які поміщають від 100 до 150 г дрібнодисперсного порошку срібла і, за допомогою провідника, що знаходиться в хімічно нейтральною оболонці, подають постійну напругу в діапазоні від 30 до 45 вольт допомогою джерела живлення постійного струму, в умовах циклічного зміни полярності напруги кожні 2 години та механічного перемішування розчину 2 рази на добу, до досягнення в колоїдному розчині концентрації срібла від 5,0 до 100,0 мг/л, при цьому частка наночастинок металевого срібла становить від 5 до 90% від загальної концентрації срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 2 до 15 нм становлять від 65 до 85% від загального обсягу наночастинок металевого срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 15 до 35 нм становить відповідно від 15 до 35%, що залишилася частку в загальній концентрації срібла в розчині складають іони срібла.

Згідно способу механічне перемішування розчину виробляють за допомогою контактують з розчином коштів,�елкодисперсного порошку виробляють з допомогою провідників в хімічно нейтральною оболонці, пропущені в електролізер.

Згідно способу додатково проводять фільтрування колоїдного розчину.

Іншим аспектом пропонованої групи винаходів є колоїдний розчин наносрібла, що характеризується тим, що він містить деионизированную воду, наночастинки металевого срібла і іони срібла і має концентрацію срібла від 5,0 до 100,0 мг/л, при цьому частка наночастинок металевого срібла становить від 5 до 90% від загальної концентрації срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 2 до 15 нм становлять від 65 до 85% від загального обсягу наночастинок металевого срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 15 до 35 нм становить відповідно від 15 до 35%, що залишилася частку в загальній концентрації срібла в розчині складають іони срібла.

Згідно винаходу колоїдний розчин наносрібла стабільний протягом, принаймні, двох років.

Необхідно відзначити, що в загальній концентрації срібла в розчині частка наночастинок металевого срібла становить від 5 до 90% в залежності від завдань сфери використання отриманого продукту).

В процесі проведення досліджень були вибрані параметри способу отримання колоїдного розчину наносрібла виходячи з швидкості протекан�ву дрібнодисперсного порошку срібла, поміщеного в електролізер, і обернено пропорційно - напрузі струму, що подається на електроди. Було також встановлено, що розміри наночастинок срібла в розчині та їх кількість по відношенню до іонів срібла знаходяться в прямій залежності від частоти зміни полярності і від частоти механічного перемішування. Важливо відзначити, що за результатами проведених досліджень отриманий колоїдний розчин наносрібла зберігає стабільність протягом, принаймні, двох років без додавання стабілізаторів хімічних, біологічних і інших компонентів і проведення фізичної стабілізації.

Також необхідно відзначити, що фільтрацію колоїдного розчину наносрібла додатково здійснюють для отримання колоїдного розчину наносрібла заданої концентрації. Етап фільтрації може бути здійснений при необхідності отримання розчину з заданим розміром частинок (наприклад, не понад 10 нм).

Винахід ілюструється прикладом способу отримання колоїдного розчину наносрібла.

Приклад 1. Спосіб отримання стабільного колоїдного розчину наносрібла

В процесі отримання колоїдного розчину наносрібла використовують: деионизированную воду, отриману методом багато�сіменс/сантиметр); електрохімічного розчинення піддають срібло у вигляді дрібнодисперсного порошку з хімічною чистотою 99,999% і розмірами частинок порошку до 100 нм.

Деионизированную воду подають у електролізер, виконаний у вигляді ємності, що має об'єм 5 літрів і більше (20 літрів), з хімічно нейтрального матеріалу (наприклад, хімічно нейтральна скло НС-3, поліетилен високого тиску, фторопласт).

Для захисту потрапляння пилу та інших дрібних частинок зверху ємність закривається кришкою. Усередині корпусу розташовані ємності, виконані з хімічно нейтрального матеріалу, в які поміщають від 100 до 150 грам (на обсяг електролізера 20 літрів) дрібнодисперсного порошкоподібного срібла. Ємності з порошкоподібною сріблом є електродами. На електроди за допомогою провідника, що знаходиться в хімічно нейтральною оболонці, подають постійну напругу в оптимальному (експериментально встановлений) діапазоні від 30 до 45 вольт допомогою джерела живлення постійного струму. З періодичністю в 2 години виробляють зміну полярності. Перемішування розчину здійснюють механічним способом (наприклад, з використанням перистальтичного насосу і шлангів, занурених у електролізер в противоположнѾмежутке між ємностями з сріблом і з метою запобігання отримання іонного розчину.

В результаті отримують колоїдний розчин наносрібла, що має загальну концентрацію срібла в межах від 5,0 мг/л (нижче вказаного значення - не виміряти) до 100,0 мг/л (вище вказаного значення - не отримати, у вигляді агрегації частинок).

В отриманому колоїдному розчині частка наночастинок металевого срібла становить від 5 до 90% від загальної концентрації срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 2 до 15 нм становить від 65 до 85% від загального обсягу наночастинок металевого срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 15 до 35 нм становить відповідно від 15 до 35%, що залишилася частку в загальній концентрації срібла в розчині складають іони срібла, що підтверджується проведеними лабораторними дослідженнями. А саме, загальну концентрацію срібла в розчині визначали методом мас-спектроскопії (з допомогою атомно-емісійного спектрографа з індуктивно-зв'язаною плазмою - ICP OES). Концентрацію іонів срібла в розчині визначали за допомогою іонно-селективних електродів. Концентрацію наночастинок металевого срібла в розчині та їх розподіл за розмірами визначали з використанням приладу Zetasizer Nano компанії Malvern.

Отриманий цим способом колоїдний розчин срібла прозорий. Відсут розмір менше 15 нм.

Для отримання колоїдного розчину наносрібла з заданим розміром частинок (наприклад, не понад 10 нм) проводять його фільтрацію. Фільтрацію здійснюють з допомогою стерильних микрофильтров із заданою вибірковістю за розміром пропускаються частинок, наприклад MILLEX GP фірми Millipore.

Отриманий колоїдний розчин наносрібла переливають в ємність для зберігання. Розчин підлягає зберіганню при кімнатній температурі у присутності ультрафіолетового випромінювання, так і в темряві без агрегатування протягом, принаймні, 2-х років (за результатами експериментів, проведених ФГУН «Інститут токсикології» ФМБА Росії). Колоїдний розчин наносрібла зберігає стабільність (за результатами експериментів, проведених ФГУН «Інститут токсикології» ФМБА Росії) протягом, принаймні, 2-х років без додавання стабілізаторів хімічних, біологічних і інших компонентів і проведення фізичної стабілізації.

Заморожування колоїдного розчину наносрібла (до повного переходу в твердий агрегатний стан) і подальше його відтавання (як показують результати проведених експериментів в ФГУН «Інститут токсикології» ФМБА Росії) не впливає на стабільність розчину і не змінює його свовибранних в процесі проведення досліджень параметрах проведення способу отримують стабільний колоїдний розчин наносрібла, в якому розміри і властивості поверхні утворюються наночастинок срібла перешкоджають надалі їх коагуляції. Отриманий пропонованим способом колоїдний розчин наносрібла може бути використаний в медицині, ветеринарії, косметології, побутової хімії та агрохімії, а також у харчовій промисловості.

1. Спосіб отримання колоїдного розчину наносрібла, що включає електрохімічне розчинення срібла в деіонізованій воді, відрізняється тим, що електрохімічного розчинення піддають срібло у вигляді дрібнодисперсного порошку срібла з хімічною чистотою 99,999% і з розмірами наночастинок до 100 нм і проводять його в електролізері, що містить корпус, виконаний з хімічно нейтрального матеріалу, всередині якого розташовані електроди, які представляють собою виконані з хімічно нейтрального матеріалу ємності, в які поміщають від 100 до 150 г дрібнодисперсного порошку срібла і за допомогою провідника, що знаходиться в хімічно нейтральною оболонці, подають постійна напруга від 30 до 45 допомогою джерела живлення постійного струму, в умовах циклічного зміни полярності напруги кожні 2 год, і механічного перемішування розчину 2 рази на добу, до достижениѰ становить від 5 до 90% від загальної концентрації срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 2 до 15 нм становить від 65 до 85% від загального обсягу наночастинок металевого срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 15 до 35 нм становить відповідно від 15 до 35%, що залишилася частку в загальній концентрації срібла в розчині складають іони срібла.

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що механічне перемішування розчину виробляють за допомогою контактують з розчином коштів, виконаних з хімічно нейтральних матеріалів.

3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що подачу напруги на срібло у вигляді дрібнодисперсного порошку виробляють з допомогою провідників в хімічно нейтральною оболонці, пропущених у електролізер.

4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що додатково проводять фільтрування колоїдного розчину.

5. Колоїдний розчин наносрібла, що характеризується тим, що він містить деионизированную воду, наночастинки металевого срібла і має концентрацію срібла від 5,0 до 100,0 мг/л, при цьому частка наночастинок металевого срібла становить від 5 до 90% від загальної концентрації срібла в розчині, частка наночастинок розміром від 2 до 15 нм становить від 65 до 85% від загального обсягу наночастинок металевого срібла в розчині, частка наночастинок р�оре складають іони срібла.

6. Колоїдний розчин наносрібла за п.5, який відрізняється тим, що він стабільний протягом, принаймні, двох років.



 

Схожі патенти:

Спосіб вилучення золота з концентратів

Винахід відноситься до металургії благородних металів, зокрема отримання золота з багатих сульфідних концентратів

Установка для вилучення золота з деталей еом

Винахід відноситься до установки для вилучення золота з деталей ЕОМ

Спосіб очищення золотовмісних ціанистого розчину

Винахід відноситься до гідрометалургійним способів очищення золотовмісних ціаністих розчинів після десорбції золота від кольорових металів перед електроосадження золота
Винахід відноситься до гідрометалургії благородних металів (БМ) і може бути використане для вилучення золота або срібла електролізом з тиокарбамидних розчинів, переважно з розчинів з високим вмістом заліза
Винахід відноситься до металургії благородних металів і може бути використано на підприємствах по переробці вторинної металургії радіоелектронного брухту і при витяганні золота або срібла з відходів електронної та електрохімічної промисловості, зокрема до способу вилучення благородних металів з відходів радіоелектронної промисловості

Пристрій для вилучення металів електролізом

Винахід відноситься до пристрою для вилучення металів електролізом, зокрема до пристрою для вилучення золота
Винахід відноситься до способів одержання наночастинок сплаву платинових металів з залізом
Винахід відноситься до способів одержання наночастинок платинових металів

Установка для безперервного електрохімічного вилучення металів з розчинів їх солей

Винахід відноситься до установок для неперервного електрохімічного вилучення металів з розчинів їх солей

Електрод для електрохімічного вилучення металів з розчинів їх солей

Винахід відноситься до конструкції електродів для електрохімічного вилучення металів з розчинів їх солей

Спосіб вилучення благородних металів з рідкого шлаку при видаленні його з вугільного котла і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до вугільних енергетичних котлів з рідким шлакоудалением, особливо при їх роботі на вугіллі, що містять благородні метали
Винахід відноситься до збагачення корисних копалин, зокрема до переробки золотовмісних руд

Спосіб лазерної дезінтеграції зростків мікрокомпонентів золоторудних концентратів

Винахід відноситься до видобутку і переробці важких мінералів з труднообогатимих рудних і комплексних розсипних родовищ, зокрема з підвищеним вмістом дрібного золота в зростках

Спосіб вилучення металів з руд распульпованних

Винахід відноситься до області гідрометалургії і може бути використане при вилуговуванні металів з руд для інтенсифікації вилуговування та сорбції металів на іонообмінних смолах

Спосіб переробки флотоконцентрату шламу електролізу міді, що містять благородні метали

Винахід відноситься до способу переробки флотоконцентрату шламу електролізу міді, що містять благородні метали

Спосіб переробки свинцовистих шламів электрорафинирования міді (варіанти)

Винахід відноситься до переробки шламів электрорафинирования міді, що містять свинець, сурму, золото, срібло і рідкісні халькогени, і може бути використано для отримання колективних концентратів дорогоцінних металів

Спосіб визначення благородних металів

Винахід відноситься до аналітичної хімії і може бути використане для визначення благородних металів у природних і промислових об'єктах
Винахід відноситься до способу виділення ренію з концентрату сульфідів платини і ренію

Спосіб переробки сульфідного сировини, що містять благородні метали

Винахід відноситься до галузі металургії благородних металів, зокрема до гідрометалургійної переробки сировини, що містять благородні метали і сульфіди

Спосіб виробництва концентрату дорогоцінних металів з сульфідного мідно-нікелевого сировини

Винахід відноситься до способу для отримання концентрату дорогоцінних металів з сульфідного мідно-нікелевого сировини

Спосіб підготовки шихти для отримання керамічного матеріалу биодеградируемого

Винахід відноситься до галузі медичного матеріалознавства і може бути використане при створенні матеріалів для травматології та ортопедії, щелепно-лицевої хірургії і хірургічної стоматології, а також в якості носіїв для лікарських засобів
Up!