Способ получения ферромагнитной жидкости Советский патент 1993 года по МПК C01G49/08 H01F1/28 

Изобретение относится к химии неорганических соединений и может использоваться в магнитожидкостных герметизаторах, подшипниках, смазочных узлах, при сепарации руд, в медицинской диагностике и для лечения, а также во многих других областях науки и техники.

Действие устройства уплотняющего узла с магнитной жидкостью основывается на образовании и удержании кольцевого слоя магнитной жидкости на аксиально перемешивающем валу в зоне сильного магнитного поля, формируемого постоянными магнитами и ферромагнитными концентраторами поля. Продольный перепад, удерживаемого давления определяется средней намагниченностью жидкости и напряженностью магнитного поля в межполюсном зазоре. Имеются сведения об успешном применении магнитожидкостных герметизаторов в уплотнении реакторов для биохимической технологии.

Уплотняющие слой магнитные жидко-, сти могут выполнять одновременно и функции жидких подшипников. Силы магнитной левитации способствуют удерживанию вращающегося вала в центральн ом симметрич- нем положении, а также стабилизируют жидкостные системы торцевого подвеса вращающихся или линейно перемещающихся узлов. Использование магнитных жидкостей на основе смазочных масел и специальных- поверхностно-активных веществ обеспечивает одновременно эффективную смазку трущихся поверхностей. Полезные ископаемые можно разделить по плотности в случае нахождения их совместно с ферромагнитной жидкостью (ФМЖ) в

VJ 00 О

СО

неравномерном магнитном поле. Использование ФМЖ в медицине открывает большие возможности. Введение в ФМЖ лекарств позволяет с помощью магнита вводить и удерживать необходимое время лекарства непосредственно в данной области организма. Несмотря на возможное широкое применение ФМЖ промышленное его получение отсутствует в связи с тем, что предлагаемые способы сложны и длительны для случая промышленного исполнения, а также экологически грязные.

Известен способ получения ФМЖ, включающий получение магнетита из водных растворов солей двух- и трехвалентного железа в среде аммиака и стабилизацию путем добавления к осадку при перемешивании и нагревании раствор олеиновой кислоты в керосине, обеспечивается соотношение по весу магнетит - олеиновая кислота; керосин 67:13:20. Получают концентрат ФМЖ в виде густой маслянистой массы, отделяющейся от водной фазы.

Недостатком данного способа является сложность и длительность получения ФМЖ, так как получение проводится в несколько стадий.

Другим недостатком способа является то, что данная технология экологически грязная, так как отделяющаяся водная фаза содержит нёпрореагировавший аммиак в значительных количествах, а также соли двухвалентного железа, которые .берутся в избытке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения ферромагнитной жидкости, включающий образование магнетита и его стабилизацию путем смешивания раствора солей двух- и трехвалентного железа, избытка водного раствора аммиака и стабилизатора в среде- носителе, при этом получение магнетита и его стабилизацию ведут одновременно в одном объеме при температуре 20-22°С, в качестве стабилизатора используют олеат натрия. :.

Недостатками данного способа является его сложность, так как в случае непрерыв- ного получения ФМЖ, возникает необходимость приготовления заново раствора солей двух- и трехвалентного железа, а также прибавление раствора аммиака, являющегося в больших количествах вредным для здоровья людей, данная технология экологически грязная, так как отделяющаяся водная фаза содержит непрореагировавший аммиак, соли аммония с хлоридом и сульфатом, а также соли двухвалентного железа. Все это идет в отходы и трудно поддается утилизации. В связи с этим рассматриваемые технологии не могут служить основой для создания промышленной, относительно чистой технологии получения

так необходимой ФМЖ. Кроме того, в известном способе расходуется значительное количество воды за счет приготовления растворов соли олеиновой кислоты и солей железа.;

Целью изобретения является упрощение процесса при одновременном повышении его экологичности,

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения ФМЖ, включающему

образование магнетита и его стабилизацию путем смешения растворов солей двух- и трехвалентного железа со стабилизатором в жидкости-носителе, причем в качестве жидкости-носителя используют керосин, а образование магнетита и его стабилизацию осуществляют в одном обьеме при 20-22°С, согласно изобретению, сначала проводят смешение растворов солей двух- и трехвалентного железа с газообразным аммиаком,

а затем в полученную смесь добавляют жидкость-носитель, содержащую стабилизатор, приготовленный посредством добавления при температуре 70-75°С в жидкость-носитель гидроксида натрия и олеиновой кислоты.

Способ осуществляют следующим образом.

В смесь водных растворов солей двух-и трехвалентного железа при перемешивании добавляют из баллона газообразный аммиак. Затем в полученную смесь вводят жидкость-носитель, а именно керосин, содержащую стабилизатор. Причем жидкость-носитель со стабилизатором предварительно готовят следующим образом. Керосин нагревают до 70-75°С, после чего в него при интенсивном перемешивании добавляют гидроксид натрия и олеиновую кислоту. Процесс ведут до образования

однородной массы смеси.

Затем удаляют водный слой, содержащий растворенный газообразный аммиак и небольшие количества избыточных концентраций ионов двухвалентного железа.

Полученная ферромагнитная жидкость совместно с водной фазой, содержащей растворенный газообразный аммиак и небольшие количества избыточных ионов

двухвалентного железа, поступает в сепаратор для разделения водной и керосиновой фаз. Керосиновую фазу, представляющую магнетит и стабилизатор, нагревают при температуре 95-100°С для удаления остатков воды.

Использование изобретения для получения ферромагнитной жидкости позволяет, по сравнению с существующим, сделать способ экологически чистым, а также значительно упростить и удешевить за счет уменьшения потребления аммиака и технической воды.

Пример. Для доказательства поставленной цели авторами была проведена серия опытов получения ФМЖ. Ставилась цель получения ФМЖ с намагниченностью насыщения (U) порядка 8,0-8,5 Гс.

С целью образования ФМЖ с Is 8,0- 8,5 Гс смешивались при интенсивном перемешивании водные растворы солей двухвалентного железа (69,5 г FeSCM 7H20 в 500 мл воды) и трехвалентного железа (135 г РеС1з- бНаО в 500 мл воды), подавался газообразный аммиак до рН 12. Затем в полученную смесь добавлялось 450 мл ке- росина, содержащего стабилизатор, приготовленный посредством добавления при температуре 70-75°С в керосин гидроксида натрия и олеиновой кислоты. Полученная смесь перемешивалась 30 мин. после чего отслаивалась в течение 5-10 мин. Нижний водный слой декантировался, верхний представлял собой ФМЖ в керосине.

Анализ на устойчивость показал, что полученная магнитная жидкость по предла- гаемому способу не разрушается при центрифугировании в течение 1 ч, при факторе разделения 8000, при длительном выдерживании в неолнооодном магнитном поле с градиентом Ю4кА/м2.

Результаты измерений намагниченности насыщения полученных жидкостей приведена в таблице.

Анализ полученных данных показывает, что предлагаемый способ получения ФМЖ с заданными характеристиками хорошо воспроизводится, а также прост в исполнении и не требует больших затрат времени.

Ф о рмула изобретения

1. Способ получения ферромагнитной жидкости, включающий смешение растворов солей двух- и трехвалентного железа с аммиаком в присутствии стабилизатора в жидкости-носителе - керосине при 20-22°С, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и улучшения его эколо- гичности, сначала проводят смещение растворов двух- и трехвалентного железа с газообразным аммиаком, а затем в полученную смесь добавляют жидкость-носитель, содержащую стабилизатор.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что стабилизатор вводят в жидкость при , а в качестве стабилизатора используют гидроксид натрия и олеиновую кислоту.

Использование: в мйгнитожидкостных герметизаторах, подшипниках, смазочных узлах, при сепарации руд, в медицинской диагностике и лечении и др. Сущность изобретения: в смесь водных растворов солей двух- и трехвалентного железа при перемешивании добавляют из баллона газообразный аммиак. Затем в полученную смесь вводят жидкость-носитель - керосин, содержащий стабилизатор. Причем жидкость-носитель со стабилизатором предварительно готовят, подогревая керосин до и вводя в него при интенсивном перемешивании гидрооксид натрия и олеиновую кислоту. Затем удаляют водный слой, содержащий растворенный газообразный аммиак и небольшие количества избыточных концентраций ионов двухвалентного железа. 1 табл. W Ё

Значения намагниченности насыщения ФМЖ