Ултразвуково разпадане: намокряне, разтваряне, диспергиране
Ултразвуковите интегратори се използват широко за намокряне, диспергиране или разтваряне на частици и прахове в течности. Високоефективните ултразвукови апарати създават интензивни сили на срязване, които разбиват и разбиват агрегати, агломерати и първични частици до микроскопични или наноразмери. Равномерната обработка на частиците в полето на акустична кавитация води до тясно разпределение на частиците и равномерна повърхност на частиците.
Ултразвукови дезинтегратори и техните приложения
Ултразвуковите дезинтегратори доставят интензивни сили на срязване, което създава необходимото въздействие върху твърди вещества като частици, кристали и влакна, за да ги разруши и да ги разгради до целеви размер, например микрон или наноразмер. В сравнение с алтернативни методи за дезинтеграция като смесители с остриета с високо срязване, хомогенизатори под високо налягане, мелници за перли, микрофлуидизатори и др., ултразвуковите дезинтегратори предлагат някои големи предимства.
Предимства на ултразвуковите дезинтегратори
- Високоинтензивна кавитация и срязване
- Равномерна обработка на частиците
- Високи концентрации на твърди вещества
- Без дюзи / без запушване
- Не се изисква среда за фрезоване (т.е. мъниста)
- Линейна мащабируемост
- Лесен & безопасна работа
- Лесен за почистване
- Час- & енергийно ефективен
Ултразвукови проточни реактори за промишлено поточно производство на суспензии от наночастици.
Високите турбуленции, създадени от ултразвука, увеличават преноса на маса между фазите и по този начин насърчават разтварянето на прахове или хетерогенни химични реакции. Това прави ултразвуковите дезинтегратори предпочитан инструмент за интензифициране на процеси като фрезоване, диспергиране, емулгиране и разтваряне.
Прочетете повече за ултразвуковата интензификация на химичните реакции (сонохимия)!
Приложения на ултразвукови дезинтегратори
- Смилане & Смилане
- деагломерация & дисперсия
- емулгиране
- Разтваряне на прахове
- Подобряване на преноса на маса
- Сонохимични реакции
Ултразвукови дезинтегратори за намаляване на размера на частиците
Ултразвуковите дезинтегратори се използват за намаляване на размера на частиците и разпределение на частиците, независимо дали това означава реално раздробяване на първичните частици (наричано смилане) или счупване на агломерати (наричано деагломерация / диспергиране).
Разпределение на размера на частиците и SEM изображения на Mg2Si преди и след ултразвуково фрезоване (UM). а) разпределение по размер на частиците; б) SEM изображение преди ултразвуково фрезоване; в) SEM изображение след ултразвуково фрезоване в 50% PVP–50% EtOH за 2 часа.
източник: Marquez-Garcia et al. 2015 г.
Ултразвукови дезинтегратори за фрезоване & Смилане
Ултразвуково генерираната кавитация създава интензивни сили на срязване и по този начин свързан междуприличен сблъсък. Твърдите вещества в суспензията действат като среда за смилане (сравними с мъниста или перли в мелница за мъниста / перли): Те се ускоряват от кавитационните течни потоци, които лесно постигат скорост до 180 m/s. Когато частиците се ударят една в друга с такава огромна скорост, те се разбиват и се разбиват на микронни и наноразмерни фрагменти. Ултразвуковите дезинтегратори могат дори да разрушат първичните частици. Ултразвуковите реактори с поточни клетки осигуряват равномерна обработка на всички частици, така че ултразвуковото фрезоване води до тясно разпределение на размера на частиците.
Щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковото фрезоване!
Ултразвукови дезинтегратори за деагломерация & дисперсия
Ултразвуковите параметри на процеса могат да бъдат много прецизно контролирани, така че ултразвуковите дезинтегратори да могат да смилат първични частици при прилагане на високи амплитуди и повишено налягане. От друга страна, ултразвуковите системи за разпадане могат да работят и при по-ниски амплитуди и по-меки условия, така че структурата и повърхността на частиците да останат непокътнати, но агломератите се разпадат и отделните частици се разпределят равномерно в суспензията.
Щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковата деагломерация и дисперсия!
Ултразвукови дезинтегратори за емулгиране
Когато две несмесващи се течности (напр. вода и масло) се озвучават, ултразвуковата кавитация разрушава капчиците – произвеждат много малки капчици от двете несмесващи се фази, които след това се смесват заедно. Тъй като ултразвуковите дезинтегратори лесно произвеждат капчици с наноразмер, стабилизираните ултразвукови емулсии показват дългосрочна стабилност и ясен прозрачен вид.
Кликнете тук, за да прочетете повече за ултразвуковата наноемулгация!
Ултразвукови дезинтегратори за разтваряне
Ултразвуковите дезинтегратори се използват за разтваряне на прах и таблетки по бърза, лесна и безопасна процедура. Ултразвуково генерираната кавитация ерозира повърхността на твърдите вещества и транспортира ерозиралите фрагменти в течността, като по този начин получава хомогенен разтвор.
Във фармацевтичната индустрия разтварянето на таблетки е ежедневна задача, например за аналитични цели. Когато таблетките са изложени на водна среда, таблетката се разтваря бавно в процес, който отнема много време. Дори при използването на обикновена бъркалка или бъркалка, пълното разтваряне на таблетките отнема много време. Ултразвуковата кавитация и нейните изключително интензивни сили на срязване отделят частиците от таблетката и ги транспортират в разредителя, като по този начин поддържат непрекъснатото прехвърляне на маса между повърхността на таблетката и свежия, ненаситен разредител. Това прави ултразвуковото разтваряне изключително бърз и ефективен процес, който помага за ускоряване на разтварянето на лекарството.
Щракнете тук, за да прочетете повече за ултразвуковото разтваряне!
Как работи механичният дезинтегратор?
Ултразвуковите лабораторни дезинтегратори използват същия механичен принцип като индустриалните дезинтегратори. Смесителните системи за дезинтегратори разграждат агломерати и агрегати, разтварят твърда материя или диспергират твърди частици в течни смеси. Ултразвуковото разпадане включва ултразвукова сонда с висок интензитет в резервоар за партиди или в реактор с поточна клетка. Сондата (сонотрод) на ултразвуковия дезинтегратор вибрира в течността с много висока честота и създава интензивна ултразвукова кавитация в течността. Всеки колапс на кавитационния мехур води до мощни сили на срязване, които разбиват агломерати, агрегати и дори първични частици. Също така, ултразвуковата кавитация произвежда високоскоростен кавитационен поток със скорост до 1000 км/ч. Кавитационните течни струи се сблъскват с агломератите на частиците, разкъсват клетъчните стени, подобряват преноса на материал в суспензията и диспергират твърдите вещества в целия обем на течността. В ултразвуковото кавитационно поле наляганията се редуват бързо и многократно между вакуум и до 1000 бара. Ротационен миксер с 4 лопатки на смесителя ще трябва да работи със зашеметяващите 300 000 оборота в минута, за да постигне същата честота на циклите на променливо налягане. Конвенционалните ротационни смесители и роторно-статорни смесители не създават значително количество кавитация поради ограничението на скоростта.
Интересувате се от синтеза отдолу нагоре на наночастици? – Кликнете тук, за да прочетете повече!
Ултразвуков дезинтегратор UIP2000hdT за дисперсии на частици в реактор от неръждаема стомана
Лабораторни ултразвукови дезинтегратори
Ултразвуковите устройства тип сонда са много полезен инструмент във всяка лаборатория. Ултразвуковата сонда (известна също като сонотрод) е проста геометрия и лесен за почистване титаниев прът, който свързва ултразвуковите вибрации в течност. Hielscher произвежда ултразвукови сонди и накрайници в широка гама от размери. За най-често срещаното разпадане на твърди вещества в лабораторията ултразвуковите сонди с диаметър на върха 3, 7, 14 или 22 мм са много полезни. Предлагат се други размери на сондата и ултразвукови сонди по поръчка. Типичните ултразвукови устройства за лабораторно разпадане варират от 100 до 400 вата ултразвукова мощност.
Индустриални ултразвукови дезинтегратори
Промишлените дезинтегратори на Hielscher са високомощни ултразвукови процесори, предназначени за тежкотоварно непрекъснато разпадане на големи потоци от суспензия. Тези промишлени системи могат лесно да се справят с високи концентрации на твърди вещества. Индустриалните ултразвукови сонди са оборудвани с фланец, който може да се монтира към стоманени резервоари, стъклени реактори или пластмасови контейнери във всякаква ориентация. Налягането на ултразвуковия съд или проточната клетка засилва акустичната кавитация и по този начин процеса на ултразвук. Типичното ултразвуково оборудване за индустриално разпадане варира от 1000 до 16 000 вата ултразвукова мощност на сонотрод.
Индустрии, в които ултразвуковата дезинтеграция е широко разпространена:
- Диспергиране, разтваряне, смесване на твърди/течни формулировки
- Материалознание
- Подготовка на пробата преди анализ
- Приложения на наночастици
- Функционализация на частиците
- Реакции на фазов трансфер
- Кристализация / Утаяване
- Хранително-вкусова промишленост
- Хартиена промишленост
- Разграждане на биомаса
Как да закупите правилния ултразвуков дезинтегратор?
Hielscher Ultrasonics е дългогодишен производител на високоефективни ултразвукови дезинтегратори, които се използват за диспергиране и разбиване на частици или за разтваряне на прахове в течности. Като лидер на пазара, Hielscher проектира, произвежда и разпространява ултразвукови дезинтегратори и хомогенизатори от лабораторни и настолни инсталации до пълен индустриален мащаб.
Ние ви помагаме да отговорите на следните въпроси, за да намерите най-подходящия ултразвуков дезинтегратор за вашето приложение и нужди:
- Какво е вашето целево приложение?
- Какъв е типичният обем, който трябва да бъде обработен?
- Кои са критичните фактори на процеса?
- Какви са стандартите за качество, които трябва да бъдат постигнати?
Нашият добре обучен и опитен персонал ще ви съдейства с всякакви въпроси и концепцията на вашия процес. Hielscher Ultrasonics предлага задълбочени консултации относно ултразвуковите процеси, за да помогне на нашите клиенти да намерят оптималното ултразвуково устройство. Но услугата на Hielscher не свършва дотук, ние обучаваме клиентите или в техните съоръжения, или в нашата лаборатория за ултразвукови процеси и технически център, за да им помогнем по време на разработването, оптимизацията и мащабирането на процесите.
Hielscher Ultrasonics’ Индустриалните ултразвукови процесори лесно доставят много високи амплитуди, които са необходими за разбиване на твърди частици и агломерати или за обработка на суспензии с висока концентрация на твърдо вещество. Промишлените дезинтегратори на Hielscher могат да работят с амплитуди до 200 μm непрекъснато в 24/7 работа. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Допълнителни аксесоари като бустерни клаксони, поточни клетки, ултразвукови реактори и пълни настройки за рециркулация са лесно достъпни и позволяват конфигуриране на вашата ултразвукова система, определена според вашите изисквания на процеса.
Усъвършенствани ултразвукови дезинтегратори и разтварители
Hielscher Ultrasonics се фокусира върху високопроизводителни дезинтегратори с най-голямо удобство за потребителя и най-съвременен технически напредък. Това означава, че стандартите на лабораторните дезинтегратори на Hielscher се адаптират все повече и повече към интелигентността на индустриалните машини. Потребителят може да управлява цифровите ултразвукови апарати на Hielscher чрез дистанционно управление на браузъра. Софтуерът за автоматично записване на данни записва всички важни ултразвукови параметри като нетна мощност, обща мощност, амплитуда, температура, налягане, час и дата като CSV файл на вградена SD-карта. Освен това ултразвуковият дезинтегратор може да бъде програмиран за автоматично изключване след определено време или специфична входяща енергия или програмиране на пулсиращи режими на ултразвук. Щепселните сензори за температура и налягане позволяват внимателно проследяване на условията на пробата. Тъй като контролът на температурата на чувствителните към топлина материали е решаващ фактор за качеството на резултатите от процеса, Hielscher предлага различни решения за поддържане на температурата на процеса в целевия температурен диапазон.
Усъвършенстваните функции на ултразвуковите апарати Hielscher осигуряват най-висок контрол на процеса, надеждни и възпроизводими резултати от ултразвука, удобство за потребителя и комфорт при работа.
Hielscher Ultrasonics’ Индустриалните ултразвукови процесори могат да осигурят много високи амплитуди. Амплитуди до 200 μm могат лесно да работят непрекъснато в режим на работа 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотроди. Възможността за работа с такива високи амплитуди позволява на нашите клиенти да смилат първичните частици ефективно до наноразмер. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Прочетете повече за ултразвуковото разтваряне и разтваряне!
качество – Произведено в Германия
Като семеен и семеен бизнес, Hielscher се гордее с високото качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови апарати са проектирани, произведени и тествани в централата ни в Телтов близо до Берлин, Германия. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Можете да закупите ултразвукови дезинтегратори Hielscher във всички различни размери, а ценовият диапазон предлага достъпен ултразвуков уред, отговарящ на вашия бюджет. От разпадане на частици в малки лабораторни флакони до непрекъснато разпадане на потока на суспензии в промишленото производство, Hielscher Ultrasonics има подходящ дезинтегратор за вас! Моля, свържете се с нас – Радваме се да ви препоръчаме най-подходящия ултразвуков уред!
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
| Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
| Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Високомощни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да летец и промишлен мащаб.
Литература / Препратки
- 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.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.