بیدمیل‌ها: ابزاری برای تولید و توزیع نانوذرات در محیط‌های خشک و تر

کاهش اندازه ذرات تا محدوده نانومقیاس معمولا طی یک یا دو مرحله انجام می‌شود. مرحله اول دی‌اگلومره کردن ذرات است که طی این پروسه جدا سازی ذرات از یکدیگر بدون تغییر در شکل و اندازه اولیه ذرات انجام می‌شود؛ و مرحله دوم که از آن تحت عنوان خردایش واقعی (real comminution) یاد می‌شود، فرآیند کاهش اندازه ذرات به کمتر از اندازه اولیه است. کاهش اندازه ذرات تا محدوده نانو فرآیندی چالش برانگیز بوده و با هر نوع آسیابی امکان انجام آن وجود ندارد.

بیدمیل‌ها یکی از متداول‌ترین آسیاب‌ها هستند که می‌تواند به طور مؤثری برای توزیع و کاهش اندازه ذرات مورد استفاده قرار گیرند. بیدمیل متشکل از یک محفظه‌ی خردایش در وضعیت افقی یا عمودی است و گلوله‌های خردایش (بیدها) از طریق چرخش یک محور (شفت) در داخل محفظه به حرکت درمی‌آیند. نیروی لازم برای چرخش شفت توسط یک موتور الکتریکی تأمین می‌شود؛ برای انتقال نیروی شفت به بیدها معمولاپین‌ها و یا دیسک‌هایی روی شفت تعبیه می‌شود. برای جدا سازی بیدها از مواد پردازش شده در قسمت خروجی محفظه فیلتر جدا سازی قرار داده می‌شود.

بیدمیل‌ها در دو نوع خشک و تر (wet) مورد استفاده قرار می‌گیرند. در بیدمیل‌های خشک کاهش اندازه ذرات در اتمسفر معمولی (هوا) و یا تحت گاز خنثی صورت می‌گیرد. با استفاده از بیدهایی با اندازه‌های مختلف (کوچک و بزرگ) به آسانی امکان کاهش اندازه ذرات مهیا می‌شود. بیدمیل‌های خشک در دو حالت عملکردی پیوسته و بچ به کار برده می‌شوند.

در بیدمیل‌های تر کاهش اندازه ذرات در محیط مایع انجام می‌شود. به دلیل حرکت راحت‌تر بیدها در محیط مایع (کاهش مناطق مرده) و نوع برخوردهای انجام شده بین بیدها و ذرات، کاهش اندازه ذرات و تولید نانوذرات در بیدمیل‌های تر با سهولت بیشتری انجام خواهد شد. در بیدمیل‌های تر چهار حالت کاری وجود دارد: سیرکوله (circulation)، تک پاس (single-pass)، چند پاس (multi-pass) و آبشاری (cascade).

در مد سیرکوله، محلول مورد نظر به صورت پیوسته بین آسیاب و تانک ذخیره سازی در گردش بوده و زمان ماندگاری در آسیاب کوتاه است؛ این سیکل تا حصول ذرات با اندازه مورد نظر ادامه می‌یابد. در مد تک پاس محلول وارد آسیاب شده و پس از پردازش تخلیه می‌شود. در حالت کاری چند پاس، مد کاری تک پاس چند بار انجام شود (پردازش و تخلیه کامل). در حالت آبشاری دو بیدمیل با یکدیگر کوپل شده و محلول با عبور از بیدمیل اول وارد بیدمیل دوم شده و پردازش کامل و در نهایت تخلیه صورت می‌گیرد.