تحضير المحاليل الملحية بالموجات فوق الصوتية

• المحاليل الملحية هي محاليل أملاح، مثل NaCl، KCl، KNO₃، KClO₃، CaCl₃ في الماء، تُحضَّر للصناعات الغذائية أو لتربية الأسماك أو لاستخدامها في سوائل الحفر.
• قد تستغرق عملية إذابة الأملاح في الماء وقتًا طويلًا عند عدم تطبيق التحريك أو عند تطبيق تحريك غير كافٍ.
• لتحضير المحاليل الملحية صناعيًا، تُعد الإذابة بالموجات فوق الصوتية تقنية ممتازة لتحقيق معدلات إذابة مرتفعة ودرجة إشباع عالية.

تحضير المحاليل الملحية بالموجات فوق الصوتية

المواد المراد إذابتها:

تتطلب العديد من التركيبات الصناعية إذابة مكونات مثل الملح والسكريات. وتُستخدم المحاليل الملحية في الصناعة موادَّ مانعة للتجمد، ومثبتات، وتوابل ومواد حافظة (مثلًا في الصناعات الغذائية)، ولتحضير المياه المالحة (مثلًا في صناعة تربية الأسماك)، أو موادَّ أولية للتحليل الكهربائي.
تُعرف المحاليل الملحية بتأثيرها في خفض نقطة التجمد، مما يجعلها وسائط تبريد ثانوية مفيدة. علاوة على ذلك، يساعد الملح على تثبيت الجسيمات في المعلّقات ومنع ترسبها. وهذا يجعل المحاليل الملحية إضافات واسعة الاستخدام في تركيبات المنتجات.

المشكلة:

يحتاج الملح الموجود في قاع دفعة أو خزان إلى عدة أيام ليذوب دون خلط ميكانيكي. ومع زيادة تركيز الملح، تنخفض معدلات الإذابة انخفاضًا كبيرًا. وتستغرق النسب المئوية الأخيرة، خصوصًا في محلول ذي درجة إشباع عالية (مثل 90°SAL)، وقتًا طويلًا لتذوب.
وتحتاج الأملاح التي يصعب إذابتها، مثل BaSO₄، PbS، HgS، AgCl، إلى تحريك شديد لتذوب بالكامل.

الحل:

توفر قوى القص القوية الناتجة عن الموجات فوق الصوتية الطاقة اللازمة لإذابة المواد القابلة للذوبان، مثل الأملاح أو السكر. ويتولد القص الشديد عند اقتران الموجات فوق الصوتية الشديدة بالسوائل والمعلّقات الكثيفة، مما يؤدي إلى تجويف قوي. وفي منطقة التجويف “البؤرة الساخنة”، تسود ظروف قصوى تتمثل في درجات حرارة ومعدلات تبريد مرتفعة موضعيًا، وفروق ضغط كبيرة، ونفاثات سائلة.
تتيح حركة الجريان والقص الناتجين عن الموجات فوق الصوتية زيادة التلامس بين المذاب والمذيب، بحيث يذوب الملح في الماء بسرعة أكبر بكثير، مكوّنًا محلولًا ملحيًا متجانسًا.
تزداد ذوبانية معظم المواد مع ارتفاع درجات الحرارة. وفي مناطق التجويف الساخنة، قد تحدث درجات حرارة مرتفعة تصل إلى 5000K ومعدلات تبريد سريعة، مما يساعد عمليات الإذابة. ويذوب الملح دون تكتلات، مما يتيح الحصول على منتج مستقر ذي جودة عالية. وبعد عملية الإذابة، يمكن أيضًا استخدام الموجات فوق الصوتية لمزج المحلول الملحي بصورة متجانسة في المنتج النهائي.
تتيح مرونة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ضبطها بسرعة وسهولة وفقًا للمتطلبات المحددة، بحيث يمكن تحضير تركيبات المحاليل الملحية بما يطابق تلك المتطلبات بدقة.

معدات الموجات فوق الصوتية لتحضير المحاليل الملحية

يمكن إجراء إذابة المكونات بالموجات فوق الصوتية على هيئة عملية على دفعات أو عملية مستمرة ضمن خط الإنتاج . ويوفر التحريك والقص القويان بالموجات فوق الصوتية للمواد الموجودة في السائل إذابة سريعة جدًا وفعالة. وسواء كانت هناك حاجة إلى درجة إشباع منخفضة أو مرتفعة أو حتى إلى فرط الإشباع، فإن الموجات فوق الصوتية عالية القدرة توفر خلطًا موثوقًا بمعدلات إذابة مرتفعة.
تتوفر معدات بالموجات فوق الصوتية بقدرات تتراوح من 50W إلى 16,000W لكل وحدة، لتحقيق إذابة موثوقة على أي نطاق للعملية. وتتميز أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بمتانة عالية جدًا، ولا تحتاج إلا إلى صيانة محدودة، وهي مصممة للعمل الشاق على مدار 24/7 .