29. Нанобөлшектерді практикада қолдану. Азық- түлік және агроөнеркәсібінде нанобөлшектерді қолдануды атап өтіңіз.

28. Ү стінен астына диспергілеу жә не астынан ү стіне конденсациялау деген ұ ғ ымды тү сіндірің із. Газ фазалы жә не плазмалық конденсациялық ә дісті тү сіндірің із.

Дисперстік бө лшектерді алу ә дістерін екі топқ а бө леді: диспергациялық (дисперстеу) жә не конденсациялық. Диспергациялық ә дістер. Бұ л ә дістерде заттың ірі (макро-скопиялық )ү лгілерін дисперстік ө лшемдегі бө лшектерге дейін ұ сақ тайды. Дисперсиялағ анда заттың химиялық қ ұ рамы мен агрегаттық кү йі ө згермей, тек бө лшектердің ө лшемдері мен тү рі ғ ана ө згеріске ұ шырайды. Диспергациялық ә дістерді кө бінесе дө рекі дисперстік (1 мкм жә не одан да ү лкен) бө лшектерді алу ү шін қ олданады. Арнайы қ ұ ралдар арқ ылы бө лшектердің ө лшемдерін 0, 1 мкм-ге дейін кішірейтуге болады, бірақ ө ндірісте ә детте одан ірі бө лшектер алынады. Қ атты денелерді, сұ йық тық тарды жә не газдарды дисперстеу ү рдістерінде айтарлық тай айырмашылық тары бар. Қ атты денелерді дисперстеу. Қ атты денелерді дисперс-теу ү шін механикалық (ұ сақ тау, ү йкелеу) жә не электрлік (электр ө рісінде тозаң дату) ә дістерді пайдаланады. Бұ л ү рдістерді ө ндірісте цемент ө ндіруде, тамақ ө ндірісінде, бидай мен басқ а дақ ылдарды ұ нтақ тауда, энергетикада (кө мірді ұ сақ тау), бояуларды, толық тырғ ыштарды алуда кең інен қ олданады. Қ атты денелерді дисперстеудің кең таралғ ан тә сілі – механикалық ұ сақ тау. Мұ ндай қ ондырғ ыларда ұ сақ талатын денеге кү шті механикалық жү ктемелер (созылу, ұ ру) ә сер етеді, нә тижесінде ү лкен кернеулер пайда болып, ірі денелер ұ сақ бө лшектерге дейін ыдырайды. Зертханалық жағ дайларда дисперстеу ү шін шар диір-мендерін пайдаланады. Сұ йық тық та орналасқ ан қ атты денені ұ сақ тау ү шін тербеліс жиілігі 20 мың Гц болатын ультрадыбыс қ олданы-лады. Тағ ы бір ә діс – диэлектрлік сұ йық ортадағ ы ү лкен кернеу-дің ә серіне негізделген электргидравликалық дисперстеу. Бұ л электрлік тә сілде судағ ы дисперсияланатын денеден (металдан) жасалғ ан электродтар арасындағ ы вольт доғ асын пайдаланады. Доғ аның жоғ ары температурасынан металл ө те ұ сақ бө лшектер кү йінде шашырайды. Сұ йық тық тардыдисперстеу. Сұ йық тық тарды диспер-стеу жә не аэрозольдер мен эмульсиялардағ ы ұ сақ тамшыларды алу ү шін кө бінесе механикалық ә дістерді: шайқ ауды, сұ йық ағ ыстың ү зілуіне ә келетін жылдам араластыруды. . Сұ йық тық молекулаларының арасындағ ы коге-зиялық байланыстарды бұ затындай кинетикалық энергияғ а жету ү шін ағ ыс жылдамдығ ы ү лкен болу керек. Когезиялық кү штер сандық кү йде сұ йық тық тың беттік керілуімен сипатталады. Онда ү зілу шартын Вебер саны деп аталатын ө лшемсіз кө рсеткіш анық тайды: , мұ ндағ ы ρ l – сұ йық тық тың тығ ыздығ ы; r – ағ ыстың радиусы; υ – ағ ыс жылдамдығ ы, σ – сұ йық тық тың беттік керілуі. Ө здігінен дисперсиялану. Белгілі жағ дайда макроскопиялық фазасырттан ешқ андай – механикалық, электрлік жұ мыс жұ мсамай-ақ дисперстік бө лшектерге не тамшыларғ а ыдырайды. Газдардың дисперсиялануы. Сұ йық тық тағ ы газ кө піршік-терін алу ү шін келесі дисперстеу нұ сқ ауларын пайдаланады: 1. Барботирлеу – газды ү лкен жылдамдық пен сұ йық тық -тан ө ткізу, нә тижесінде газдың ағ ысы тұ рақ сызданып, жеке-жеке ұ сақ кө піршіктерге ыдырайды. 2. Ағ ыстарды араластыратын қ ұ ралдар арқ ылы сұ йық тық пен газды бірге ағ ызу, нә тижесінде газ кө піршіктері тү зіледі; дисперсиялағ ыш қ ұ ралдар ретінде мембраналар, жің ішке тү тік-шелер, кеуекті жү йелер қ олданылады.

Конденсациялық ә дістер. Бұ л ә дістер жоғ ары дисперсті жә не ультрадисперсті бө л-шектерді алуғ а мү мкіндік туғ ызады, сондық тан оларды нано-технологияларда кең інен қ олданады. Конденсациялық ә дістерді химиялық жә не физикалық деп екіге бө леді.

Физикалық конденсациялық ә дістер. Бұ л топтағ ы ә дістер-дің негізгі принципі бойынша жаң а фаза бө лшектерін будан (конденсациялау) не сұ йық тық тан (кристалдау) бө ліп алады. Мысалы, судың қ анық қ ан буы бар жү йеде температураның азаюынан тұ ман пайда болады. Металл нанобө лшектерін алу ү шін екі сатылық физика-лық ә дістер кең інен қ олданылады. Бірінші сатыда дисперсиялап, буғ а айналдырады; екінші сатысында конденсациялап, нанобө лшектер алады. Бұ л ә дістеменің бірнеше нұ сқ ауы бар. 1Молекулалық шоғ ырлар ә дісі. 2Аэрозольді ә діс. 3. Тозаң датқ ыш кептіру. 4Криохимиялық синтез. 5Плазмалық ә діс. 6 Золь-гель ә дісі. 7Аса критикалық кептіру ә дісі. 8Еріткішті алмастыру ә дісі.

Химиялық конденсациялық ә дістер . Химиялық ә дістерде қ ұ рамы жә не ө лшемдері белгілі бө лшектер химиялық реакция арқ ылы алынады. 1. Ерімейтін заттарды алу ү шін жү ргізілетін химиялық реакциялар. мысал– берлин кө гілдірінің коллоидтық ерітіндісі мен

темір гидроксиді золін

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓ + 12KCl, FeCl₃ + 3H₂O ↔ Fe(OH)₃↓ + 3HCl. 2Гидротермалды синтез. 3Сольвотермалды синтез4. Гидротермалды-микротолқ ынды ә діс5. – гидротермалды-электрхимиялық синтезтә сілі. Гидротермалды синтездің маң ызды бағ ыты – нанотү тік-шелерді алу. 6. Темплантты синтез.

29. Нанобө лшектерді практикада қ олдану. Азық - тү лік жә не агроө неркә сібінде нанобө лшектерді қ олдануды атап ө тің із.

Қ азіргі таң да нанобө лшектердің қ олданылу аясы ө те кең. Ө лшемі жә не мү мкіндіктерінің байланысты нанобө лшектер электроника, техника, медицина, тамақ ө ндірісі, агроө неркә сіп, т. б. салаларда кең қ олданыс тапқ ан. Ең кө п қ олданылатын нанобө лшектер - кө міртектен (нанотү тіктер, фуллерен, графен), кремний, кү міс цинк оксидтерінен жә не титан диоксидінен тұ ратын нанобө лшектер. Кө міртекті нанобө лшектер, соның ішінде нанотү тіктер ерекше электр жә не жылу ө ткізгіштік, механикалық қ асиеттерге ие. Электроникада кең қ олданыс тапқ ан, сонымен қ атар теннис ракеткаларынан бастап ғ арыш кемелерінің детальдарын жасау ө ндірісінтерінде қ олданылатын композициялық материалдардың қ ұ рамына кіреді. Ө ндірілетін наноө лшемді SiO₂кө п бө лігін аморфты кремний диоксидінің наноұ нтақ тары қ ұ райды. Олар жылуоқ шаулағ ыштар, оптоэлектроника ө ндірістерінде, термотұ рақ ты бояулар, лак, желім алуда компонент ретінде, сонымен қ атар эмульсияларды тұ рақ тандырғ ыш ретінде қ олданылады.

Нанотехнологияның тамақ ө ндрісінде қ олданылуы:

· Ауыл шаруашылығ ы: тың айтқ ыштар жә не пестицидтер ө ндірісінде;

· Тамақ ө ндіру: биологиялық белсенді қ оспалар ө ндірісінде, нанофильтрация наносенсор;

· Тамақ ты сақ тау: қ орғ аныс аэрозольдары, қ аптау материалдары.

Нанобө лшектер тамақ ө німдерісінде қ олданылуы:

· Нутриенттердің биологиялық қ олжетімділігін арттыру ү шін наноматериалдарды қ олданады

· Нанотамшыларғ а биологиялық белсенді молекулаларды енгізеді

· Биологиялық белсенді заттарды тасымалдау ү шін целлюлозаның кү рделі нанокристалдарын қ олданады

· Дә м мен хош иісті арттыру ү шін нанокапсулденген кү шейткіштерді қ олданады.

· Қ оюландырғ ыш пен гель тү згіш ретінде нанотү тікшелерді қ олданады

· Жануар текті ө німдерге ө сімдік текті ө німдерінің стеройдының нанокапсулалаларын енгізеді.

MarsInc. USPatentUS5741505 Нано ө лшемдегі бейорғ аникалық жабындар. Нано ө лшемдегі бейорганикалық жабындар қ ышқ ылданудың ылғ алданудың алдын алу мақ сатында, жарамдылық мерзімін арттыру ү шін, немесе дә мдік қ асиеттерін жақ сарту ү шін тағ ам беттерін қ аптауда, жабуғ а қ олданылады. Жабын материалдардың қ ұ рамы кремний қ ос тотығ ынан, Магний тотығ ынан жә не титан қ ос тотығ ынан тұ рады. Мұ ндай жабындардың кондитерлі ө німдер, чипсылар, жылдам дайындалатын ботқ алар ө ндірісінде маң ызы зор.

Қ азіргі кезде наноматериалдар мен нанотехнология ауыл шаруашылығ ының барлық салаларында қ олданыс тапқ ан: ө сімдік, мал, қ ұ с, балық шаурашылық тары, ветеринария, ө ң деу ө ндірісі, ауыл шаруашылық техникаларын жасау, т. б. Мысалы, ө сімдік шаруашылығ ында нанопрепараттарды микротың айтқ ыш ретінде пайдалану қ олайсыз ауа райы жағ дайларына тө зімділік пен ө німнің мө лшерін артуын қ амтамасыз етеді. Сауда (картофель, дә нді дақ ылдар, кө к ө ніс, жеміс жидек) жә не техникалық (мақ та, лён) ө німдер орта есеппен 1, 5-2 есеге ө скен. Мал жә не қ ұ с шаруашылық тарында азық дайындау кезінде нанотехнология ө німділіктің 1, 5-3 есе артуын, стрестерге қ арсылық ты кө терілуін қ амтамасыз етеді. Ө сімдіктерге, жануарларғ а имплантирленетін наноқ ұ рылғ ылар кө птеген процестерді автоматтандырып, қ ажетті мә ліметтерді реалды уақ ытта алып отыруғ а мү мкіндік береді.

Ауыл шаруашылығ ында нанотехнологияны қ олдану келесі мү мкіндерді туғ ызады:

- ө ндірістің қ ауірсіздігін кө теру жә не ө нім сапасын арттыру;

- ө сімдіктерді ө сіруде шығ ынды азайту;

- себілетін материал сапасын жақ сарту;

- ауруларғ а тө зімділгін кө теру жә не зиянкестерге тұ рақ тылығ ын арттыру;

- ө німділікті арттыру;

- экологиялық таза ө нім алу.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒