13.2 Технология получения магнитной жидкости методом химической конденсации
Описываемая лабораторная установка была разработана на базе Белорусского национального технического университета [11]. Она представляет собой магнитоуправляемый реактор емкостью 3,5-4 литра из нержавеющей стали (можно также использовать стекло). Реактор состоит из цилиндрического корпуса, крышки и мешалки лопастного типа – рис. 13.5.
В крышку реактора вмонтированы штуцера, через которые осуществляется подача смеси 20% растворов солей железа (II) и железа (III) и 25% водного раствора аммиака.
Для поддержания термостабильных условий процесса предусмотрена рубашка, через которую насосом термостата прокачивают теплоноситель. Контроль температуры осуществляется хромель-копелевой термопарой, вмонтированной в крышку реактора.
Подача необходимых в процессе производства компонентов для магнитных жидкостей производится посредством трех штуцеров 7. Для эффективного перемешивания на валу реактора закреплена мешалка лопастного типа 3. Внизу реактора предусмотрен кран 6, через который сливается готовый продукт МЖ. Для разделения водной суспензии магнетита на магнетит и воду предусмотрен постоянный магнит, располагаемый под днищем реактора.
Процесс получения МЖ в ректоре включает в себя следующие стадии:
1) Получение высокодисперсного магнетита методом химического осаждения и его магнитная сепарация. Магнитная сепарация заключается в том, что под действием магнитного поля водная суспензия магнетита разделяется на 2 фракции, а именно осадок магнетита и маточный раствор, который сливается через штуцер, расположенный с боковой стороны реактора.
2) Пептизация и отбивка воды с получением пастообразного концентрата заключается добавлением к водной суспензии магнетита смеси ПАВ и небольшого количества жидкости-носителя в соотношении 1:1 при температуре 50-55 0С.
3) Обезвоживание концентрата МЖ заключается в обработке пастообразного концентрата ацетоном.
4) Диспергирование концентрата МЖ в жидкости-носителе осуществляется путем его механо-термической обработки при Т=70-80ºС.
5) Охлаждение технической МЖ до комнатной температуры.
Перечислим основные параметры процесса получения МЖ на лабораторной установке:
концентрация растворов солей железа (II) и железа (III) – 20 %;
температура процесса получения магнетита – 45 – 50°С;
время магнитной сепарации магнетита на магните – 2-3 минуты.
рН среды, при которой осуществляется пептизация осадка магнетита 12-14;
температура пептизации – 50-55°С;
продолжительность пептизации – 2-3 минуты;
температура диспергирования – 70-80°С;
время диспергирования – 1-1,5 часа;
охлаждение технической МЖ до температуры 25-30ºС.
центрифугирование технической МЖ с фактором разделения 6000g в течение 1-2 часов с получением готового продукта.
Установка предназначена для синтеза магнитных жидкостей на основе керосина, нефтяных масел, полиэтилсилоксановых жидкостей марок ПЭС-1,2,3,4 и перфторорганики. Установка достаточно универсальна и удобна в эксплуатации, ее производительность 0,2 литра за 3 часа.