الخلط عالي القص بالموجات فوق الصوتية
تُطبِّق الخلاطات عالية القص قوى قص مرتفعة على السوائل والمعلقات الكثيفة لتحقيق التشتيت والمزج والاستحلاب المتجانس لطورين أو أكثر من الأطوار السائلة–الصلبة أو السائلة–السائلة. وتُولِّد المعالجة بالموجات فوق الصوتية قوى قص مرتفعة عبر التجويف الصوتي، الذي يحدث عند اقتران الموجات فوق الصوتية عالية القدرة بالسوائل. وتُعد الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية تقنية خلط متفوقة، تتجاوز بسهولة أداء الخلاطات الشفرية عالية القص والخلاطات متعددة الأعمدة والمجانسات عالية الضغط والمطاحن الغروانية وأجهزة التحريك الشفرية شائعة الاستخدام.
فوائد الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية
تتوفر الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية بدءاً من المجانسات المخبرية بقدرة 50W وصولاً إلى أنظمة الخلط الصناعية بقدرة 16,000W. وتتيح المجموعة الواسعة من الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية المخبرية والمنضدية والصناعية اختيار الخلاط المثالي لتطبيقك وحجم إنتاجك.
تُولِّد سعات الاهتزاز المرتفعة عند مسبار الموجات فوق الصوتية تجويفاً شديداً مع تيارات سائلة عالية السرعة واضطرابات معقدة. ويُقلِّص القص الهيدروليكي والميكانيكي الشديد الناتج عن الموجات فوق الصوتية الجسيمات والقطيرات إلى أحجام ميكرونية ونانوية. ونظراً إلى إمكانية التحكم الدقيق في معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية وضبطها، يمكن تكييف تأثير الخلط أو الطحن أو التشتيت بدقة مع المادة وهدف العملية. وتُقلِّل الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية زمن الخلط / الطحن وتنتج مشتتات دقيقة وفائقة الدقة بصورة موثوقة.
يمكن استخدام الخلاط بالموجات فوق الصوتية في عمليات الدفعات وعمليات التدفق ضمن خط الإنتاج. ويتيح تنوع خلايا التدفق والمفاعلات بالموجات فوق الصوتية خلط تيارات ذات معدلات تدفق ولزوجات متفاوتة للغاية. ويمكن للخلاط عالي القص بالموجات فوق الصوتية التعامل مع تراكيز مرتفعة جداً من المواد الصلبة، وحتى الجسيمات شديدة الكشط لا تُشكِّل مشكلة.
كيف يعمل الخلط عالي القص بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية؟
تستخدم الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية المبدأ الميكانيكي نفسه الذي تستخدمه أنظمة الخلط الصناعية، مثل الخلاطات الشفرية عالية القص والخلاطات متعددة الأعمدة والمطاحن الغروانية والمجانسات عالية الضغط وأنظمة التحريك الشفرية. وتُستخدم أنظمة الخلط بالموجات فوق الصوتية لتشتيت الجسيمات وطحنها، واستحلاب أطوار الزيت والماء، وإذابة المواد الصلبة، وإنتاج مخاليط متجانسة من أي نوع من المواد في السوائل والمعلقات الكثيفة. وتدمج خلاطات القص بالموجات فوق الصوتية مسباراً للموجات فوق الصوتية في وعاء خلط، مثل خزان دفعات أو خلية التدفق. ويهتز مسبار جهاز التفكيك بالموجات فوق الصوتية داخل السائل بتردد مرتفع جداً، ويُولِّد تجويفاً شديداً بالموجات فوق الصوتية في السائل. وينتج عن انهيار فقاعات التجويف قوى قص شديدة تُفكِّك وتُكسِّر القطيرات والتكتلات والتجمعات وحتى الجسيمات الأولية. وبما أن التجويف بالموجات فوق الصوتية يُولِّد تيارات تجويفية عالية السرعة تصل إلى 1000km/h، فإن النفاثات السائلة الناتجة عن التجويف تُسرِّع الجسيمات. وعندما تتصادم الجسيمات المتسارعة بعضها مع بعض، فإنها تعمل كوسائط طحن. وبعد ذلك، تتفتت الجسيمات المتصادمة وتُقلَّص إلى أحجام ميكرونية أو نانوية. وفي مجال التجويف بالموجات فوق الصوتية، تتناوب الضغوط بسرعة وبشكل متكرر بين الفراغ وضغوط تصل إلى 1000bar. وسيحتاج خلاط دوّار مزود بـ 4 شفرات خلط إلى العمل بسرعة هائلة تبلغ 300,000 RPM لتحقيق التردد نفسه لدورات الضغط المتناوبة. ولا تُولِّد الخلاطات الدوّارة التقليدية وخلاطات العضو الدوّار والعضو الثابت مقداراً يُعتد به من التجويف بسبب محدودية سرعتها.
خلاط عالي القص بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT، وحدة خلط قوية بقدرة 2kW
نصيحة للمعالجة: الخلط بالموجات فوق الصوتية تحت الضغط
يُكثِّف تطبيق الضغط على المفاعل بالموجات فوق الصوتية أو خلية التدفق التجويف الصوتي. وتُورِّد Hielscher Ultrasonics أنواعاً مختلفة من خلايا التدفق والمفاعلات، يمكن بسهولة رفع ضغطها إلى 5 barg. ويمكن للمفاعلات بالموجات فوق الصوتية المصممة حسب الطلب التعامل مع ضغوط أعلى تصل إلى 300barg.
الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية وتطبيقاتها
تُولِّد الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية قوى قص شديدة تُحدِث التأثير المطلوب في الجسيمات، مثل المواد الصلبة والقطيرات والبلورات والألياف، لتفكيكها وتكسيرها إلى حجم مستهدف قد يقع في النطاق الميكروني أو النانوي. وتبعاً لصلادة المواد وهشاشتها، يمكن ضبط معلمات المعالجة بالموجات فوق الصوتية بدقة لتحقيق نتيجة الخلط المنشودة. وعند مقارنتها بطرق الخلط البديلة، مثل أجهزة التحريك الشفرية عالية القص والمجانسات عالية الضغط والمطاحن الغروانية / مطاحن الخرز وخلاطات الأعمدة وغيرها، توفر أجهزة التفكيك بالموجات فوق الصوتية بعض المزايا الرئيسية.
مزايا الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية
- تجويف وقص عاليَا الشدة
- معالجة متجانسة للجسيمات
- تراكيز مرتفعة من المواد الصلبة
- دون فوهات / دون انسداد
- لا حاجة إلى وسيط طحن (أي الخرز)
- قابلية التوسع الخطي
- تشغيل سهل وآمن
- سهولة التنظيف
- كفاءة في استهلاك الوقت والطاقة
الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية لتقليل حجم الجسيمات
تُستخدم أجهزة التفكيك بالموجات فوق الصوتية لتقليل حجم الجسيمات وتوزيعها، سواء كان ذلك يعني التفتيت الفعلي للجسيمات الأولية (ويُشار إليه بالطحن) أو تكسير التكتلات (ويُشار إليه بتفكيك التكتلات / التشتيت).
اقرأ المزيد عن طحن الجسيمات وتشتيتها بالموجات فوق الصوتية!
الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية للاستحلاب
عند معالجة سائلين غير قابلين للامتزاج (مثل الماء والزيت) بالموجات فوق الصوتية باستخدام خلاط مزود بمسبار، يُفكِّك التجويف بالموجات فوق الصوتية القطيرات – مُنتِجاً قطيرات صغيرة جداً من الطورين غير القابلين للامتزاج، اللذين يُخلطان بعد ذلك معاً. وبما أن الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية تُنتِج بسهولة قطيرات نانوية الحجم، فإن المستحلبات المثبَّتة المحضَّرة بالموجات فوق الصوتية تتميز بثبات طويل الأمد ومظهر صافٍ وشفاف.
نظراً إلى أن لكل نوع من المستحلبات عتبة استحلاب / قص خاصة به، تتحقق عندها أحجام القطيرات وخصائصها المثلى، فإن الضبط الدقيق لمعلمات الخلط أمر حاسم. ففي حين يؤدي القص المنخفض جداً إلى تكوّن قطيرات كبيرة جداً، تتلاحم سريعاً وتؤدي إلى انفصال الأطوار، قد يؤدي القص المرتفع جداً إلى إتلاف المنتج. ويمكن التحكم بدقة في الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية وضبطها وفقاً لاحتياجات العملية.
انقر هنا لقراءة المزيد عن الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية!
خلاط عالي القص بالموجات فوق الصوتية UP200Ht للاستحلاب
الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية للمزج والإذابة
تُستخدم الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية لمزج الجسيمات، مثل المساحيق والأصباغ والألياف، وطحنها وتشتيتها وإذابتها في عملية سريعة وموثوقة وسهلة. ويزيد التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية انتقال الكتلة بين المواد الصلبة والسائل. وللتجويف بالموجات فوق الصوتية تأثير قوي في الجسيمات الصلبة: إذ تُعرِّي التيارات السائلة الناتجة عن التجويف سطح المواد الصلبة وتنقل الشظايا الناتجة عن التعرية إلى السائل، فتُنتِج بذلك معلقاً متجانساً.
انقر هنا لقراءة المزيد عن الإذابة بالموجات فوق الصوتية!
تطبيقات الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية
- الطحن والسحق
- تفكيك التكتلات والتشتيت
- الاستحلاب
- إذابة المساحيق
- تحسين انتقال الكتلة
- التفاعلات الكيميائية الصوتية
نظام SonoStation – وهو نظام بالموجات فوق الصوتية يضم أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية بقدرة 2x 2kW وخزاناً مزوداً بمحرِّك تقليب ومضخة – هو نظام سهل الاستخدام لتطبيقات المزج والطحن والتشتيت.
خلاطات عالية القص بجميع الأحجام
تُصمِّم Hielscher Ultrasonics الخلاطات عالية القص وعالية الأداء وتُصنِّعها وتُوزِّعها، بدءاً من الجهاز المخبري المدمج والقوي وصولاً إلى الخلاطات عالية القص التجريبية والصناعية لمعالجة تيارات كبيرة الحجم على مستوى الإنتاج التجاري.
خلاطات عالية القص للمختبر
تُعد الخلاطات بالموجات فوق الصوتية المزودة بمسبار أدوات راسخة الاستخدام في كل مختبر. ونظراً إلى إمكانية توسيع عمليات المعالجة بالموجات فوق الصوتية خطياً إلى أحجام كبيرة، فإن خلاطات Hielscher عالية القص بالموجات فوق الصوتية مثالية لتطوير عمليتك وتحسينها على نطاق صغير. ثم، بعد تحديد معلمات العملية المثلى، يمكن توسيع تطبيق الخلط لديك خطياً إلى الإنتاج التجريبي والإنتاج بكميات كبيرة.
تُقدِّم Hielscher خلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية للعمل على النطاق المخبري، بقدرة خلط بالموجات فوق الصوتية تتراوح من 50 إلى 400 واط.
خلاطات عالية القص للصناعة
خلاطات Hielscher الصناعية عالية القص هي معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة، مصممة لطحن تيارات كبيرة من المعلقات الكثيفة وتشتيتها واستحلابها ومزجها في ظروف تشغيل شاقة. وتتعامل هذه الخلاطات الصناعية بسهولة مع التراكيز المرتفعة من المواد الصلبة والجسيمات الكاشطة. وتُجهَّز مسابير الخلاطات الصناعية عالية القص بالموجات فوق الصوتية (السونوترودات) بشفة، بحيث يمكن دمج الخلاط في خزانات فولاذية أو أوعية زجاجية أو حاويات بلاستيكية بأي اتجاه. ويتيح ذلك رفع ضغط وعاء المعالجة بالموجات فوق الصوتية. ويُكثِّف تطبيق الضغط على وعاء الموجات فوق الصوتية أو خلية التدفق التجويف الصوتي، ومن ثم عملية الخلط بالموجات فوق الصوتية. وتُقدِّم Hielscher Ultrasonics خلاطات صناعية عالية القص بقدرات تتراوح من 500 إلى 16,000 واط. ومع UIP16000، تُقدِّم Hielscher أقوى خلاط عالي القص بالموجات فوق الصوتية في العالم.
مواد عالية اللزوجة؟ – لا مشكلة! يمكن لجميع معالجات Hielscher بالموجات فوق الصوتية ضمن الفئتين المنضدية والصناعية معالجة المعلقات الكثيفة اللزجة بسهولة حتى لزوجة 250,000 سنتيبواز. وللزوجات الأعلى من 2,000 cPs، نوصي باستخدام خلايا التدفق المستمر مع مضخات التجويف التقدمي لتحسين اقتران الموجات فوق الصوتية بالمائع.
كيف تجد الخلاط المناسب عالي القص بالموجات فوق الصوتية؟
تتمتع Hielscher Ultrasonics بخبرة طويلة في تصنيع أنظمة خلط قوية وموثوقة عالية القص بالموجات فوق الصوتية، تُستخدم لتشتيت الجسيمات وتكسيرها، أو لتحضير المستحلبات النانوية، أو لإذابة المساحيق في السوائل. وبصفتها رائدة سوق الخلاطات بالموجات فوق الصوتية، تُصمِّم Hielscher الخلاطات عالية القص والمجانسات بالموجات فوق الصوتية وتُصنِّعها وتُوزِّعها، بدءاً من النطاق المخبري والمنضدي وصولاً إلى النطاق التجريبي والصناعي الكامل.
ستساعد الإجابة عن الأسئلة التالية في العثور على الخلاط عالي القص الأنسب لعمليتك:
- ما التطبيق الذي تستهدفه؟
- ما الحجم المعتاد الذي يجب معالجته؟
- ما العوامل الحاسمة في العملية؟
- ما معايير الجودة التي يجب تحقيقها؟
سيساعدك موظفونا المدربون جيداً وذوو الخبرة في الإجابة عن أي أسئلة وفي وضع تصور لعملية الخلط لديك. وتُقدِّم Hielscher Ultrasonics استشارات متعمقة بشأن المعالجة بالموجات فوق الصوتية لمساعدة عملائنا في العثور على الخلاط المثالي عالي القص بالموجات فوق الصوتية. لكن خدمة Hielscher لا تنتهي هنا؛ فنحن نُدرِّب العملاء إما في منشآتهم أو في مختبرنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية ومركزنا التقني، لمساعدتهم أثناء تطوير العملية وتحسينها وتوسيع نطاقها.
توفر معالجات Hielscher Ultrasonics الصناعية بالموجات فوق الصوتية بسهولة سعات اهتزاز مرتفعة جداً، وهي مطلوبة لتكسير الجسيمات الصلبة والتكتلات أو لمعالجة المعلقات الكثيفة ذات التركيز المرتفع من المواد الصلبة. وتعمل خلاطات Hielscher الصناعية بسهولة بسعات اهتزاز تصل إلى 200µm بصورة مستمرة في تشغيل 24/7. وإذا تطلبت عمليات محددة سعات اهتزاز أعلى، تتوفر مسابير للموجات فوق الصوتية مصممة حسب الطلب. وتتوفر بسهولة ملحقات مثل أبواق تعزيز السعة وخلايا التدفق ومفاعلات المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتجهيزات إعادة التدوير الكاملة، مما يتيح تهيئة نظام الخلط بالموجات فوق الصوتية ليتكيف على نحو أمثل مع متطلبات عمليتك. وجميع السونوترودات والمفاعلات، وهي الأجزاء الوحيدة التي تلامس الوسط، قابلة للتنظيف والتعقيم في موضعها (CIP/SIP).
خلاطات متطورة عالية القص بالموجات فوق الصوتية
تُركِّز Hielscher Ultrasonics على أجهزة تفكيك الخلايا عالية الأداء، التي تتميز بأعلى مستويات سهولة الاستخدام وأحدث التطورات التقنية. وهذا يعني أن معايير أجهزة التفكيك المخبرية من Hielscher تواكب بصورة متزايدة ذكاء الآلات الصناعية. ويمكن للمستخدم التحكم عن بُعد في أجهزة Hielscher الرقمية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية عبر المتصفح. ويكتب برنامج تسجيل البيانات التلقائي جميع معلمات الموجات فوق الصوتية المهمة، مثل القدرة الصافية والقدرة الكلية وسعة الاهتزاز ودرجة الحرارة والضغط والوقت والتاريخ، في ملف CSV على بطاقة SD مدمجة. وعلاوة على ذلك، يمكن برمجة جهاز التفكيك بالموجات فوق الصوتية ليتوقف تلقائياً بعد وقت محدد أو بعد إدخال مقدار معين من الطاقة، أو برمجة أوضاع المعالجة النبضية بالموجات فوق الصوتية. وتتيح مستشعرات درجة الحرارة والضغط القابلة للتوصيل تتبع ظروف العينة بدقة. وبما أن التحكم في درجة حرارة المواد الحساسة للحرارة عامل حاسم في جودة نتائج العملية، تُقدِّم Hielscher حلولاً متنوعة لإبقاء درجة حرارة العملية ضمن النطاق الحراري المستهدف.
تضمن الوظائف المتطورة لأجهزة Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية أعلى مستويات التحكم في العملية، ونتائج موثوقة وقابلة للتكرار للمعالجة بالموجات فوق الصوتية، وسهولة الاستخدام وراحة العمل.
الجودة – صُنع في ألمانيا
بصفتها شركة عائلية الملكية والإدارة، تعطي Hielscher الأولوية لأعلى معايير الجودة في معالجاتها بالموجات فوق الصوتية. وتُصمَّم جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتُصنَّع وتُختبَر بدقة في مقرنا الرئيسي في Teltow بالقرب من برلين، ألمانيا. وتجعل متانة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية وموثوقيتها منها ركيزة للعمل الشاق في إنتاجك. ويُعد التشغيل 24/7 تحت الحمل الكامل وفي البيئات المتطلبة سمة طبيعية لخلاطات Hielscher عالية الأداء.
يمكنك شراء خلاطات Hielscher عالية القص بالموجات فوق الصوتية بأحجام مختلفة وبتجهيزات ملائمة لعمليتك. فمن معالجة الموائع في كأس مخبري صغير إلى الخلط المستمر للمعلقات الكثيفة بالتدفق على المستوى الصناعي، تُقدِّم Hielscher Ultrasonics خلاطاً عالي القص مناسباً لك! يُرجى الاتصال بنا – يسعدنا أن نوصي لك بالتجهيز المثالي لخلاط الموجات فوق الصوتية!
يُعطيك الجدول أدناه مؤشراً على سعة المعالجة التقريبية لأجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة على نطاق يبدأ من المختبر وصولاً إلى الإنتاج التجريبي و الإنتاج الصناعي .
حقائق جديرة بالمعرفة
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية واستخدامها كخلاطات عالية القص
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية هي أجهزة موجات فوق صوتية مزودة بمسبار، تتميز بنقل الاهتزازات فوق الصوتية عبر مسبار للموجات فوق الصوتية إلى وسط المعالجة. والمسبار، المعروف أيضاً باسم السونوترود، هو قضيب من التيتانيوم يهتز بتردد فوق صوتي، مثل 20kHz. ويعني الاهتزاز بتردد 20 kHz أن السطح الأفقي للمسبار يتمدد وينكمش 20,000 مرة في الثانية. وتقترن هذه الحركات السريعة، ضمن نطاق الترددات فوق الصوتية عند طرف المسبار، بالمائع. وفي المائع، تنتقل الموجات فوق الصوتية عبر الوسط وتُولِّد دورات متناوبة من الضغط المرتفع / الضغط المنخفض. وأثناء دورة الضغط المنخفض، تنشأ فقاعات فراغ متناهية الصغر وتنمو على مدى عدة دورات ضغط حتى تصل إلى نقطة لا تستطيع عندها امتصاص أي طاقة إضافية. وعند بلوغ أقصى نمو، تنفجر فقاعة التجويف بعنف. وينتج عن الانهيار نحو الداخل مجال كثيف الطاقة، يتسم بدرجات حرارة وضغوط مرتفعة جداً وفروق في درجات الحرارة والضغوط، وتيارات سائلة بسرعات تصل إلى 180m/sec واضطرابات. ولهذه الطاقة التجويفية تأثير قوي في السوائل والمعلقات الكثيفة، مما يؤدي إلى نتائج استثنائية في الخلط والمزج والطحن والتشتيت والاستحلاب. وتُنتِج الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية بسهولة جسيمات وقطيرات نانوية الحجم، ذات توزيع ضيق جداً لأحجام الجسيمات / القطيرات.
اقرأ هنا عن الفروق بين المعالجة بالتجويف فوق الصوتي / الصوتي والمعالجة بالتجويف الهيدروديناميكي!
الصناعات الشائعة التي تستخدم الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية
- تشتيت التركيبات الصلبة/السائلة وإذابتها وخلطها
- الاستحلاب
- علم المواد
- تحضير العينات قبل التحليل
- تطبيقات الجسيمات النانوية
- إضفاء وظائف على الجسيمات
- تفاعلات انتقال الطور
المؤلفات / المراجع
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.