تحضير نانو هيماتيت للصباغ المعدني تشتت المياه باستخدام طاحونة الكرة عالية الطاقة

الخلاصة: تبحث هذه الدراسة في إعداد تشتت مياه صبغة الهيماتيت النانوية الحجم من خلال طحن الكرة عالي الطاقة، وذلك باستخدام الهيماتيت كمادة خام وممر مشترك لأنهيدريد المالئيك وأسيتات الفينيل كمشتت. يستكشف البحث تأثير وقت الطحن، وسائط الطحن، وجرعة المشتتة على حجم الجسيمات وإمكانات زيتا للتشتت. وتشمل النتائج الرئيسية أن الظروف المثلى تنطوي على سرعة دوران طاحونة كروية تبلغ 500 دورة في الدقيقة، ووقت طحن يبلغ 5 ساعات، وجرعة مشتتة تبلغ 0.25 غرام لكل غرام من الصبغة، ونسبة كتلة تبلغ 2:3 لخرزات الزركونيا ذات الأقطار 2 ملم و 0.5 ملم. في ظل هذه الظروف، توصلنا إلى تشتت الماء المصبوغ الهيماتيت بمتوسط حجم الجسيمات 230 نانومتر واستقرار تشتت حجم الجسيمات.

المقدمة: للصبغات المعدنية تاريخ غني من الاستخدام بسبب ألوانها المتنوعة الناتجة عن الاختلافات في التركيب المعدني. تركز هذه الدراسة على الهيماتيت، وهو معدن شائع، كمادة مصدرية. هماتيت#يتم تعزيز تطبيقات s المحتملة عندما يتم تخفيضها إلى جسيمات بحجم النانو. تلعب خصائص التشتت لهذه الجسيمات النانوية دورًا حاسمًا في أدائها. ولتحقيق التشتت الأمثل، نستكشف آثار معلمات الطحن.

القسم التجريبي:

1. المواد والمعدات:

• البوليمر الثنائي الفينيل العشاري البروم (صنع ذاتي)

• الهماتيت (الدرجة الصناعية)

• بولفريزيت 7 طاحونة كرة كوكبية

• LS13320 محلل حجم جسيمات الليزر

• (DHG) فرن تجفيف عالي الحرارة بالكهرباء

• NEXUS-670 مطياف الأشعة تحت الحمراء ومطياف رامان اللذان يحوّلان فورييه

• 501 حمام حراري ثابت

• أداة الفصل الكهربائي المجهري JS94J (أداة جهد زيتا)

طحن الأصباغ المعدنية بكرات عالية الطاقة: تنطوي عملية الطحن على خلط 0.5 غرام من صبغة الهيماتيت مع كمية محددة من المشتت، وحبات الزركونيا، و 10 مل من الماء المقطر في خزان للطحن. يبدأ الطحن عند 500 دورة في الدقيقة، وينتشر#39 ؛ ويتم قياس حجم الجسيمات وتوزيعها وثباتها بعد الطحن.

اختبار ثبات حجم الجسيمات وتشتتها: نحن نحلل حجم الجسيمات وتوزيع صبغة الهيماتيت المطحونة باستخدام محلل حجم جسيمات الليزر. بالاضافة الى ذلك، نأخذ ٢, ٠ ڠراما من العينة الجافة، نضعها في انبوب اختبار متخرج سعته ٢٠ مليترا، ونضيف اليها ماء يصل الى ٢٠ مليترا، ثم ننسجها لمدة ١٥ دقيقة. يتم قياس حجم الجسيمات بشكل دوري لتقييم ثبات التشتت.

قياس زيتا المحتمل: تساعدنا قياسات زيتا المحتملة على فهم تفاعلات الجسيمات والجسيمات. يتم قياس جهد زيتا باستخدام أداة electrophoresis (أداة زيتا المحتملة) تحت ظروف محددة.

النتائج والمناقشة: 

2-1 تأثير الجرعة المشتتة على متوسط حجم الجسيم: في وقت طهي قدره 5 ساعات ونسبة كتلة قدرها 2:3 لحبات الزركونيا بأقطار 2 ملم و 0.5 ملم، تأثير جرعة المشتتة على تشتت صبغة الهيماتيت#39;s متوسط حجم الجسيمات استكشاف. وتبين النتائج أنه مع زيادة جرعة المشتتات، يقل متوسط حجم الجسيمات. وبجرعة مشتتة قدرها 0.25 غرام لكل غرام من الصبغة، يخفض متوسط حجم الجسيم إلى أقل من 300 نانومتر. وبعد هذه النقطة، فإن الزيادات الإضافية في جرعات المشتتات لها تأثير ضئيل.

2-2 تأثير زمن الطحن على متوسط حجم الجسيمات: يتم فحص تأثير أوقات الطحن المختلفة على متوسط حجم جسيمات تشتت صبغة الهيماتيت، وذلك بجرعة مشتتة قدرها 0.25 غ لكل غرام من الصبغة ونسبة كتلة قدرها 2:3 لخرزات الزركونيا ذات الأقطار 2 ملم و 0.5 ملم. وتشير النتائج إلى أنه مع زيادة وقت الطحن، يقل متوسط حجم الجسيمات، ويستقر عند حوالي 230 نانومتر بعد 5 ساعات.

2-3 تأثير وسائط المطحنة على متوسط حجم الجسيمات: تتم دراسة تأثير الأحجام والكميات المختلفة من خرز الزركونيا على حجم جسيمات تشتت صبغات الهيماتيت المطحون. وينتج عن الجمع بين خرز الزركونيا ذي القطر الأكبر مع خرز الزركونيا ذي الكمية الأقل والخرز ذي القطر الأصغر مع الكمية الأعلى أفضل نتائج للطحن.

2-4 الاستقرار المشتت: تختبر الكميات المشتتة من أجل الاستقرار. وبمرور الوقت، تظهر التبعثرات ذات الكميات الأعلى من المشتتات أحجام جسيمات أصغر واستقرارا أعلى.

2-5 تأثير المشتت على متوسط حجم الجسيمات: يؤثر نوع المشتت أيضاً على متوسط حجم الجسيمات. المشتتات التجارية#1 و PMV تنتج أصغر متوسط أحجام الجسيمات، في حين أن البوليمر المساعد متعدد الأكريلاميد ينتج أكبر أحجام الجسيمات بسبب ارتفاع درجة المياه.

الاستنتاج: تسلط هذه الدراسة الضوء على التحضير الناجح لتشتيت مياه صبغة الهيماتيت النانوية الحجم من خلال طحن الكرة عالي الطاقة. وتشمل الظروف المثلى بارامترات محددة: سرعة دوران طاحونة كروية تبلغ 500 دورة في الدقيقة، ووقت طحن قدره 5 ساعات، وجرعة مشتتة قدرها 0.25 غرام لكل غرام من الصبغة، ونسبة كتلة قدرها 2:3 لخرزات الزركونيا ذات الأقطار 2 ملم و 0.5 ملم. هذه الظروف تنتج تشتت مياه هيماتيت الصباغة بمتوسط حجم الجسيمات 230 نانومتر وقدر كاف من استقرار تشتت حجم الجسيمات.