23417

شبيه سازي عددي ميكروراكتور توليد نانونقره به روش كاهش شيميايي بر روي سيستم گريز از مركز

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي-بيومكانيك

1399

1399/11/28

ساسان آسيايي

مهدي مقيمي

دانشكده مهندسي مكانيك

با توجه به خواص گوناگون نانوذرات و كاربردشان در صنايع مختلف، در بسياري از مطالعات به آن‌ها پرداخته مي‌شود. وابسته به اينكه نانو ذرات با چه روشي توليد مي‌شوند، خواص آن‌ها اعم از مقدار، اندازه و پراكندگي متفاوت خواهد بود. در اين مطالعه، هدف، شبيه سازي توليد نانوذرات نقره با راندمان واكنش بهينه و ويژگي‌هاي مشخص با استفاده از روش كاهش شيميايي در يك ميكروميكسر بر روي ديسك در نظر گرفته شد. براي توليد نانوذرات نقره دو محلول نيترات نقره و سديم بوروهيدريد با نسبت غلظت مشخص مورد استفاده قرار مي‌گيرد. . باتوجه به ابعاد و عدد رينولدز بسيار پايين در ميكروكانالها، جريان سيالات آرام ميباشد. شرايط جريان آرام مستلزم مخلوط شدن با انتشار ساده يا ايجاد ويژگي هاي خاص بر روي ديسك است كه امكان تغيير شكل و تلاطم را فراهم كند. بنابراين در اين پروژه سعي شده تا طراحي ميكروميكسرتوليد نانوذرات به گونه ايي باشد تا علاوه بر اختلاط بهينه، كنترل ابعاد و اندازه و ميزان پراكندگي نانوذرات راحت تر باشد. علاوه بر اين با توجه به طراحي ميروميكسر بر روي ديسك ميتوان براي توليد محلي و همچنين مصرف محلي نانوذرات بكار برد. با استفاده از نرم افزار كامسول، تاثير پارامترهاي مختلف مانند سرعت زاويه ايي ديسك، نسبت غلظت‌ها و دما، در ميزان نقره توليدي در خروجي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصله حاكي از اين بود كه با كاهش دبي و افزايش نسبت غلظت سديم بوروهيدريد به غلظت نيترات نقره، براي انجام واكنش فرصت بيش‌تري وجود خواهد داشت و مقدار نانوذرات نقره در خروجي بيش‌تر خواهند بود. افزايش دما نيز باعث كاهش راندمان واكنش خواهد شد.

1400/02/06

Numerical simulation of micro-reactor producing nano-silver by chemical reduction method on a centrifugal system

2/17/2022 12:00:00 AM

Due to the various properties of nanoparticles and their application in various industries, many studies are addressed. Depending on what the nanoparticles are produced, their properties will vary in quantity, size, and dispersion. In this study the aim was to simulate the production of silver nanoparticles with optimum reaction efficiency and specific characteristics using chemical reduction technique in micromixers on Disk. To produce silver nanoparticles, two solutions of silver nitrate and sodium borohydride with a specific concentration ratio are used. Due to the very low Reynolds dimensions and number in the microchannels, the fluid flow is laminar. The laminar flow condition necessitates mixing by simple diffusion or by creating special features on the CD that do enable advection or turbulence. Therefore, in this project, an attempt has been made to design micromixers for the production of nanoparticles in such a way that, in addition to optimal mixing, it is easier to control the dimensions, shape and dispersion of nanoparticles. In addition, due to the design of the micromixer on the disk, it can be used for local production as well as local consumption of nanoparticles. Using Comsol software, the effect of various parameters such as angular velocity of the disk, ratio of concentrations and temperature on the amount of silver produced at the output was investigated. The results showed that by decreasing the flow rate and increasing the ratio of sodium borohydride to silver nitrate concentration, there will be more opportunity for the reaction and the amount of silver nanoparticles in the output will be higher. Increasing the temperature will also reduce the reaction efficiency.

نانو ذرات نقره , روش كاهش شيميايي , ميكروسيالات , سديم بوروهيدريد , آزمايشگاه بر روي ديسك

Silver nanoparticles , Chemical reduction method , Microfluidic , Sodium borohydride , Lab-on-a-Disk