Geopolimerizacija poboljšana ultrazvukom
Geopolimeri predstavljaju obećavajuću alternativu tradicionalnim materijalima na bazi cementa, nudeći ekološke, mehaničke prednosti i prednosti u pogledu trajnosti. Ultrazvučno raspršivanje je visokoefikasna tehnika za proizvodnju geopolimera sa odličnim karakteristikama materijala. Sonikacija predstavlja visoko efikasnu metodu miješanja koja omogućava ekonomičnu proizvodnju geopolimera visokih performansi u velikim količinama.
Poboljšana geopolimerizacija pomoću ultrazvuka
Geopolimerizacija zahtijeva pažljivo i snažno miješanje kako bi se osigurao optimalan kontakt između njegovih komponenti, olakšavajući potpunu polimerizaciju. Primjena snažnog ultrazvuka inducira intenzivne sile smicanja, podstičući na taj način potrebno miješanje i homogenizaciju, dok istovremeno opskrbljuje energiju pogodnu za brzu i temeljitu geopolimerizaciju. Snažni ultrazvuk poboljšava kinetiku geopolimerizacije promovišući bolju disperziju reaktanata i olakšavajući razgradnju aglomerata, što dovodi do poboljšanih brzina reakcije i kvaliteta proizvoda.
MultiSonoReactor sa ultrazvučnom snagom od 16kW za inline geopolimerizaciju u proizvodnoj skali
Ultrazvučno miješanje i dispergiranje može promovirati geopolimerizaciju kroz nekoliko mehanizama:
Ovi ultrazvučno inducirani mehanizmi zajedno doprinose poboljšanju kinetike geopolimerizacije i razvoju geopolimernih materijala poboljšanih svojstava.
Snažni ultrazvuk za poboljšanu proizvodnju građevinskih materijala
Snažni ultrazvuk se pojavio kao pouzdana tehnologija za proizvodnju građevinskih i građevinskih materijala, uključujući cement, beton, geopolimere i druge materijale za stezanje. Ultrazvučna obrada uključuje primjenu niskofrekventnih ultrazvučnih valova na tekući ili kašasti medij, što dovodi do niza korisnih efekata na svojstva materijala i karakteristike obrade. Istraživači i stručnjaci iz industrije sve više prepoznaju potencijal ultrazvuka za poboljšanje performansi, efikasnosti i održivosti građevinskih materijala. Ovaj uvod daje pregled primjene i prednosti ultrazvuka snage u proizvodnji građevinskih materijala.
- Cement: Ultrazvučni tretman može poboljšati kinetiku hidratacije cementnih materijala promovirajući otapanje faza klinkera i ubrzavajući stvaranje produkata hidratacije. Ovo rezultira kraćim vremenom očvršćavanja, poboljšanim ranim razvojem čvrstoće i povećanom izdržljivošću betonskih konstrukcija. Dodatno, ultrazvuk može olakšati disperziju aditiva i dodatnih cementnih materijala, kao što su leteći pepeo i šljaka, što dovodi do održivijih i ekološki prihvatljivih cementnih kompozicija.
Pročitajte više o ultrazvučno ubrzanom vezivanju i ranom razvoju čvrstoće betona! - beton: Ultrazvučne tehnike miješanja i očvršćavanja mogu poboljšati obradivost, čvrstoću i trajnost betonskih mješavina. Sonikacija potiče disperziju agregata i vlakana za ojačanje, smanjuje prisustvo zračnih šupljina i defekata i poboljšava vezu između cementne matrice i agregata. To rezultira betonom s većom tlačnom čvrstoćom, povećanom otpornošću na pucanje i degradaciju i poboljšanim dugotrajnim performansama u različitim uvjetima okoline.
Saznajte više o blagotvornim učincima sonikacije na hidrataciju cementa! - Geopolimeri: Ultrazvučna obrada igra ključnu ulogu u sintezi i očvršćavanju geopolimera, koji su ekološki prihvatljiva alternativa tradicionalnim materijalima na bazi cementa. Sonikacija potiče otapanje aluminosilikatnih prekursora, ubrzava polimerizaciju silikatnih vrsta i poboljšava homogenizaciju reaktanata, što dovodi do bržeg očvršćavanja i superiornih mehaničkih svojstava geopolimernih proizvoda. Uz to, ultrazvuk može poboljšati reološka svojstva i obradivost geopolimernih suspenzija, omogućavajući izradu složenih oblika i struktura.
- Ostali građevinski materijali: Snažni ultrazvuk ima različite primjene u proizvodnji različitih građevinskih materijala, uključujući malter, fuge, žbuku i izolacijske proizvode. Sonikacija može poboljšati disperziju aditiva, punila i sredstava za pojačanje, optimizirati mikrostrukturu i poroznost materijala i poboljšati njihova toplinska i mehanička svojstva. Naročito kada je u pitanju ujednačena inkorporacija nanomaterijala, ultrazvučno dispergovanje i geaglomeracija doprinose kvalitetu i performansama građevinskih materijala u arhitektonskim i infrastrukturnim aplikacijama.
Pročitajte više o superiornoj disperziji nanomaterijala pomoću sonikacije!
Sonikatori visokih performansi za proizvodnju geopolimera
Hielscher sonikatori su sposobni proizvesti intenzivnu akustičnu kavitaciju, što dovodi do stvaranja i kolapsa mikroskopskih mjehurića u tečnom mediju. Ovaj proces rezultira visoko efikasnim miješanjem i homogenizacijom geopolimernih prekursora, osiguravajući ujednačenu distribuciju reaktanata i poboljšavajući kvalitetu finalnog proizvoda. Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Kontinuirana obrada pomoću ultrazvučne protočne ćelije omogućava ultrazvučnu obradu velikih količina pod precizno kontrolisanim uslovima koji garantuju kontinuirano visok kvalitet geopolimerizacije.
Ultrazvučni disperzatori za sintezu geopolimera u bilo kojoj mjeri: Hielscher nudi niz ultrazvučne opreme s različitim kapacitetima snage i obimom obrade, omogućavajući skalabilnost i prilagođavanje prema specifičnim zahtjevima procesa proizvodnje geopolimera. Bilo da se radi o laboratorijskom eksperimentiranju u serijama ili industrijskoj inline proizvodnji, Hielscher sonikatori se mogu prilagoditi potrebama različitih aplikacija.
Prednosti ultrazvučne obrade – uključujući poboljšanu homogenizaciju, ubrzanu kinetiku reakcije, smanjenje veličine čestica, poboljšana mehanička svojstva i skalabilnost – čine Hielscher moćnom tehnikom za optimizaciju sinteze geopolimera i unapređenje razvoja održivih građevinskih materijala. Nudeći snažne prednosti za proizvodnju geopolimera, Hielscher sonikatori vas dovode u prvi plan proizvodnje geopolimera.
Sonicator UIP16000 za dispergiranje građevinskih materijala kao što su geopolimeri ili cementni materijali.
- visoka efikasnost
- najsavremenija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- podesiva, precizna kontrola procesa
- serija & U redu
- za bilo koju zapreminu
- inteligentni softver
- pametne funkcije (npr. programiranje, protokoliranje podataka, daljinsko upravljanje)
- jednostavan i siguran za rad
- nisko održavanje
- CIP (čišćenje na mjestu)
Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvaliteta Made in Germany
Hielscher ultrasonicatori su poznati po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih aparata u industrijske objekte. Hielscher ultrasonikatori lako se nose sa teškim uslovima i zahtevnim okruženjima.
Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne aparate visokih performansi koji se odlikuju najsavremenijom tehnologijom i lakoćom korišćenja. Naravno, Hielscher ultrasonikatori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoH.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J.S.J. )2004): Ultrasound enhanced geopolymerisation. Journal of Materials Science 39, 2004. 571–580.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.
- Peters, S.; Kraus, M.; Rößler, Christiane; Ludwig, H.-M. (2011): Workability of cement suspensions Using power ultrasound to improve cement suspension workability. Betonwerk und Fertigteil-Technik/Concrete Plant and Precast Technology. 77, 2011. 26-33.
- M.G. Hamed, A.M. El-Kamash & A. A. El-Sayed (2023): Selective removal of lead using nanostructured chitosan ion-imprinted polymer grafted with sodium styrene sulphonate and acrylic acid from aqueous solution. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 103:17, 5465-5482.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta su geopolimeri i za šta se koriste?
Geopolimeri su neorganski polimeri ili aluminosilikatni materijali koji se obično sintetiziraju alkalnom aktivacijom aluminosilikatnih prekursora kao što su leteći pepeo, šljaka, metakaolin ili prirodni materijali poput vulkanskog pepela. Nastaju kroz polimernu mrežu aluminijumskih i silicijum oksida, pri čemu alkalni aktivator igra ključnu ulogu u pokretanju reakcije geopolimerizacije.
Ovi materijali su privukli pažnju kao održiva alternativa tradicionalnom betonu na bazi portland cementa zbog svojih ekološki prihvatljivih svojstava i odličnih inženjerskih performansi.
Geopolimeri se koriste u različitim aplikacijama, uključujući:
geopolimeri – Zelena alternativa betonu
Geopolimeri nude zelenu alternativu tradicionalnom betonu zbog nekoliko ekološki prihvatljivih karakteristika. Glavne prednosti geopolimera kao građevinskog materijala u građevinarstvu uključuju smanjenu emisiju ugljika, korištenje industrijskih nusproizvoda, očuvanje energije i vode, te njegovu mogućnost recikliranja i trajnost. Kako svijest o ekološkim pitanjima i dalje raste širom svijeta, geopolimeri se sve više prepoznaju kao održivo rješenje za smanjenje ekološkog otiska građevinskih materijala. Sonikacija je vrlo efikasna tehnika miješanja koja omogućava ekonomično proizvodnju geopolimera visokih performansi u velikim količinama.
- Smanjeni ugljični otisak: Geopolimeri obično imaju manji ugljični otisak u odnosu na tradicionalni beton na bazi portland cementa. Proizvodnja portland cementa uključuje procese u peći na visokim temperaturama, koji emituju značajne količine ugljičnog dioksida (CO2). Nasuprot tome, geopolimeri se mogu sintetizirati na mnogo nižim temperaturama, ponekad na sobnoj temperaturi, što rezultira smanjenom potrošnjom energije i emisijom CO2 tokom proizvodnje.
- Upotreba industrijskih nusproizvoda: Geopolimeri često koriste industrijske nusproizvode kao što su leteći pepeo, šljaka i metakaolin kao prekursori. Ovi materijali se često smatraju otpadnim proizvodima iz drugih industrija i u suprotnom bi ih bilo potrebno odložiti, doprinoseći opterećenjima okoliša. Ugrađivanjem ovih nusproizvoda u geopolimere, oni ne samo da se preusmjeravaju sa deponija, već i smanjuju potražnju za netaknutim sirovinama, dodatno smanjujući utjecaj na okoliš.
- Manja potrošnja energije: Proizvodnja geopolimera tipično zahtijeva manji utrošak energije u odnosu na portland cement. Procesi geopolimerizacije mogu se odvijati na nižim temperaturama i možda neće zahtijevati opsežan proces kalcinacije uključen u proizvodnju cementa. To rezultira smanjenom potrošnjom energije i povezanim emisijama stakleničkih plinova.
- Trajnost i dugovečnost: Geopolimeri mogu pokazati izvrsna svojstva izdržljivosti, uključujući visoku tlačnu čvrstoću, nisku propusnost i otpornost na kemijsku koroziju. Kao rezultat toga, strukture napravljene od geopolimera mogu zahtijevati manje održavanja i popravki tokom svog vijeka trajanja u odnosu na tradicionalni beton. Ova dugovječnost smanjuje potrebu za čestom rekonstrukcijom ili zamjenom, čime se čuvaju resursi i smanjuje ukupni utjecaj na okoliš.
- Smanjena potrošnja vode: Proizvodnja geopolimera obično zahtijeva manje vode u odnosu na tradicionalni beton. Proces miješanja geopolimera često uključuje minimalan sadržaj vode, što dovodi do manje potrošnje vode i manjeg opterećenja vodnih resursa.
- Mogućnost recikliranja i ponovne upotrebe: Geopolimerni materijali se često mogu reciklirati ili ponovo upotrijebiti na kraju svog vijeka trajanja. Za razliku od tradicionalnog betona, koji može zahtijevati značajnu energetski intenzivnu obradu za recikliranje ili odlaganje, geopolimeri se mogu razgraditi i prenamijeniti uz manji utjecaj na okoliš.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.