Ultrazvuková dezintegrace: smáčení, rozpouštění, dispergace
Ultrazvukové integrátory jsou široce používány ke smáčení, dispergaci nebo rozpouštění částic a prášků do kapalin. Vysoce výkonné ultrasonicators vytvářejí intenzivní smykové síly, které lámou a rozbíjejí agregáty, aglomeráty a primární částice na mikroskopickou nebo nano velikost. Rovnoměrné zpracování částic v akustickém kavitačním poli má za následek úzkou distribuci částic a jednotný povrch částic.
Ultrazvukové dezintegrátory a jejich aplikace
Ultrazvukové dezintegrátory dodávají intenzivní smykové síly, které vytvářejí požadovaný dopad na pevné látky, jako jsou částice, krystaly a vlákna, aby je narušily a rozložily na cílovou velikost, např. mikronovou nebo nanovelikost. Ve srovnání s alternativními metodami dezintegrace, jako jsou mixéry s vysokým smykem, vysokotlaké homogenizátory, kuličkové mlýny, mikrofluidizéry atd., nabízejí ultrazvukové dezintegrátory některé hlavní výhody.
Výhody ultrazvukových dezintegrátorů
- Vysoce intenzivní kavitace a smyk
- Rovnoměrné zpracování částic
- Vysoké koncentrace pevných látek
- Žádné trysky? žádné ucpávání
- Není potřeba žádné mlecí médium (tj. housenky)
- Lineární škálovatelnost
- Snadný & Bezpečný provoz
- Snadno se čistí
- Čas- & Energeticky úsporné
Ultrazvukové průtokové reaktory pro průmyslovou inline výrobu nanočásticových suspenzí.
Vysoké turbulence vytvořené ultrazvukem zvyšují přenos hmoty mezi fázemi a podporují tím rozpouštění prášků nebo heterogenních chemických reakcí. Díky tomu jsou ultrazvukové dezintegrátory preferovaným nástrojem pro zintenzivnění procesů, jako je frézování, dispergace, emulgace a rozpouštění.
Přečtěte si více o ultrazvukové intenzifikaci chemických reakcí (sonochemie)!
Aplikace ultrazvukových dezintegrátorů
- drcení & Mletí
- deaglomerace & disperze
- Emulgace
- Rozpouštění prášků
- Zlepšení přenosu hmoty
- Sonochemické reakce
Ultrazvukové dezintegrátory pro redukci velikosti částic
Ultrazvukové dezintegrátory se používají ke zmenšení velikosti částic a distribuci částic, ať už se jedná o skutečné rozmělnění primárních částic (označované jako mletí) nebo rozbití aglomerátů (označované jako deaglomerace? disperze).
Distribuce velikosti částic a SEM snímky Mg2Si před a po ultrazvukovém frézování (UM). a) distribuce velikosti částic; (b) SEM snímek před ultrazvukovým frézováním; (c) SEM obraz po ultrazvukovém frézování v 50 % PVP – 50 % EtOH po dobu 2 hodin.
Ultrazvukové dezintegrátory pro frézování & Mletí
Ultrazvukem generovaná kavitace vytváří intenzivní smykové síly a tím související mezidruhovou kolizi. Pevné látky v kejdě působí jako mlecí médium (srovnatelné s kuličkami nebo perlami v perlovém mlýně): Jsou urychlovány kavitačními proudy kapaliny, které snadno dosahují rychlostí až 180 m/s. Když do sebe částice narazí tak obrovskou rychlostí, rozbijí se a roztříští na fragmenty o velikosti mikronů a nano. Ultrazvukové dezintegrátory mohou dokonce rozbít primární částice. Ultrazvukové reaktory s průtokovými buňkami zajišťují rovnoměrné zpracování všech částic, takže výsledkem ultrazvukového frézování je úzká distribuce velikosti částic.
Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukovém frézování!
Ultrazvukové dezintegrátory pro deaglomeraci & disperze
Parametry ultrazvukového procesu lze velmi přesně řídit, takže ultrazvukové dezintegrátory mohou mlít primární částice, když jsou aplikovány vysoké amplitudy a zvýšený tlak. Na druhou stranu mohou být ultrazvukové dezintegrační systémy provozovány také při nižších amplitudách a mírnějších podmínkách, takže struktura a povrch částic zůstávají neporušené, ale aglomeráty jsou rozbity a jednotlivé částice jsou rovnoměrně rozloženy v suspenzi.
Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukové deaglomeraci a disperzi!
Ultrazvukové dezintegrátory pro emulgaci
Když jsou dvě nemísitelné kapaliny (např. Voda a olej) sonikovány, ultrazvuková kavitace narušuje kapičky – produkují velmi malé kapičky dvou nemísitelných fází, které jsou poté smíchány dohromady. Vzhledem k tomu, že ultrazvukové dezintegrátory snadno vytvářejí kapičky o velikosti nanočástic, stabilizované ultrazvukové emulze vykazují dlouhodobou stabilitu a jasný průhledný vzhled.
Klikněte zde a přečtěte si více o ultrazvukové nanoemulgaci!
Ultrazvukové dezintegrátory pro rozpouštění
Ultrazvukové dezintegrátory se používají k rozpouštění prášku a tablet rychlým, snadným a bezpečným postupem. Ultrazvukem generovaná kavitace eroduje povrch pevných látek a transportuje erodované fragmenty do kapaliny, čímž vzniká homogenní roztok.
Ve farmaceutickém průmyslu je rozpouštění tablet každodenním úkolem, např. pro analytické účely. Když jsou tablety vystaveny vodnému prostředí, tableta se rozpouští pomalu ve velmi časově náročném procesu. I při použití běžného míchadla nebo nožového míchadla zůstává úplné rozpuštění tablet časově náročné. Ultrazvuková kavitace a její mimořádně intenzivní smykové síly oddělují částice od tablety a transportují je do ředidla, čímž udržují přenos hmoty mezi povrchem tablety a čerstvým, nenasyceným ředidlem v nepřetržitém průběhu. Díky tomu je ultrazvukové rozpouštění extrémně rychlý a účinný proces, který pomáhá urychlit rozpouštění léčiva.
Klikněte zde a přečtěte si více o ultrazvukovém rozpouštění!
Jak funguje mechanický dezintegrátor?
Ultrazvukové laboratorní dezintegrátory používají stejný mechanický princip jako průmyslové dezintegrátory. Dezintegrační míchací systémy rozkládají aglomeráty a agregáty, rozpouštějí pevné látky nebo dispergují pevné částice v kapalných směsích. Ultrazvukový dezintegrace zahrnuje ultrazvukovou sondu s vysokou intenzitou v dávkové nádrži nebo v in-line reaktoru s průtokovými buňkami. Sonda (sonotroda) ultrazvukového dezintegrátoru vibruje v kapalině velmi vysokou frekvencí a vytváří intenzivní ultrazvukovou kavitaci v kapalině. Každý kolaps kavitační bubliny má za následek silné smykové síly, které rozbijí aglomeráty, agregáty a dokonce i primární částice. Ultrazvuková kavitace také produkuje vysokorychlostní kavitační proudění s rychlostí až 1000 km? h. Kavitační kapalinové trysky dopadají na aglomeráty částic, protrhávají buněčné stěny, zlepšují přenos materiálu v suspenzi a rozptylují pevné látky v celém objemu kapaliny. V ultrazvukovém kavitačním poli se rychle a opakovaně střídají tlaky mezi vakuem a až 1000 barů. Rotační mixér se 4 míchacími lopatkami by musel pracovat při ohromujících 300 000 otáčkách za minutu, aby dosáhl stejné frekvence cyklů střídavého tlaku. Konvenční rotační míchačky a rotor-statorové míchačky nevytvářejí žádné významné množství kavitace kvůli jejich omezení rychlosti.
Zajímáte se o syntézu nanočástic zdola nahoru? – Klikněte zde a přečtěte si více!
Ultrazvukový dezintegrátor UIP2000hdT pro disperze částic v nerezovém reaktoru
Laboratorní ultrazvukové dezintegrátory
Ultrazvuková zařízení typu sondy jsou velmi užitečným nástrojem v každé laboratoři. Ultrazvuková sonda (známá také jako sonotroda) je jednoduchá geometrie a snadno čistitelná titanová tyč, která spojuje ultrazvukové vibrace do kapaliny. Hielscher vyrábí ultrazvukové sondy a hroty v široké škále velikostí. Pro nejběžnější rozpad pevných látek v laboratoři jsou velmi užitečné ultrazvukové sondy o průměru hrotu 3, 7, 14 nebo 22 mm. K dispozici jsou jiné velikosti sond a ultrazvukové sondy vlastní velikosti. Typická ultrazvuková zařízení pro laboratorní dezintegraci se pohybují od 100 do 400 wattů ultrazvukového výkonu.
Průmyslové ultrazvukové dezintegrátory
Hielscher průmyslové dezintegrátory jsou vysoce výkonné ultrazvukové procesory určené pro těžký kontinuální rozpad velkých proudů kejdy. Tyto průmyslové systémy si snadno poradí s vysokými koncentracemi pevných látek. Průmyslové ultrazvukové sondy jsou vybaveny přírubou, kterou lze namontovat na ocelové nádrže, skleněné reaktory nebo plastové nádoby v libovolné orientaci. Natlakování sonikační nádoby nebo průtokové buňky zesiluje akustickou kavitaci a tím i proces sonikace. Typické ultrazvukové průmyslové dezintegrační zařízení se pohybuje od 1000 do 16 000 wattů ultrazvukového výkonu na sonodrodu.
Průmyslová odvětví, kde se široce vyskytuje ultrazvukový rozpad:
- Dispergace, rozpouštění, míchání pevných a kapalných přípravků
- Nauka o materiálech
- Příprava vzorku před analýzou
- Aplikace nanočástic
- Funkcionalizace částic
- Reakce fázového přenosu
- Krystalizace? srážení
- Potravinářský průmysl
- Papírenský průmysl
- Trávení biomasy
Jak koupit správný ultrazvukový dezintegrátor?
Hielscher Ultrasonics je dlouholetým zkušeným výrobcem vysoce výkonných ultrazvukových dezintegrátorů, které se používají k dispergaci a rozbíjení částic nebo k rozpouštění prášků v kapalinách. Jako lídr na trhu Hielscher navrhuje, vyrábí a distribuuje ultrazvukové dezintegrátory a homogenizátory od laboratorních a stolních až po plně průmyslové měřítko.
Pomůžeme vám odpovědět na následující otázky, abyste našli nejvhodnější ultrazvukový dezintegrátor pro vaši aplikaci a potřeby:
- Jaká je vaše cílová aplikace?
- Jaký je typický objem, který je třeba zpracovat?
- Jaké jsou kritické faktory procesu?
- Jaké jsou standardy kvality, které musí být splněny?
Náš dobře vyškolený a zkušený personál vám pomůže s jakýmikoli dotazy a koncepcí vašeho procesu. Hielscher Ultrasonics nabízí hloubkové poradenství v oblasti ultrazvukových procesů, které pomáhají našim zákazníkům najít optimální ultrazvukové zařízení. Ale Hielscherova služba zde nekončí, školíme zákazníky buď v jejich zařízeních, nebo v naší ultrazvukové procesní laboratoři a technickém centru, abychom jim pomohli během vývoje, optimalizace a škálování procesů.
Hielscher Ultrasonics’ Průmyslové ultrazvukové procesory snadno dodávají velmi vysoké amplitudy, které jsou potřebné k rozbití tvrdých částic a aglomerátů nebo ke zpracování suspenzí s vysokou koncentrací pevných látek. Průmyslové dezintegrátory Hielscher mohou být provozovány s amplitudami až 200 μm nepřetržitě v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Další příslušenství, jako jsou posilovací houkačky, průtokové články, sonikační reaktory a kompletní nastavení recirkulace, jsou snadno dostupné a umožňují konfigurovat váš ultrazvukový systém specifikovaný podle vašich procesních požadavků.
Sofistikované ultrazvukové dezintegrátory a rozpouštěče
Hielscher Ultrasonics se zaměřuje na vysoce výkonné dezintegrátory s nejvyšší uživatelskou přívětivostí a nejmodernějším technickým pokrokem. To znamená, že standardy Hielscherových laboratorních dezintegrátorů se stále více přizpůsobují inteligenci průmyslových strojů. Uživatel může ovládat Hielscherovy digitální ultrasonicators pomocí dálkového ovládání prohlížeče. Software pro automatický záznam dat zapisuje všechny důležité ultrazvukové parametry, jako je čistý výkon, celkový výkon, amplituda, teplota, tlak, čas a datum, jako soubor CSV na vestavěnou SD kartu. Kromě toho může být ultrazvukový dezintegrátor naprogramován tak, aby se automaticky vypnul po stanoveném čase nebo po specifickém energetickém vstupu nebo naprogramoval pulzující režimy sonikace. Zásuvné snímače teploty a tlaku umožňují pečlivé sledování podmínek vzorku. Vzhledem k tomu, že regulace teploty materiálů citlivých na teplo je rozhodujícím faktorem pro kvalitu výsledků procesu, Hielscher nabízí různá řešení pro udržení procesní teploty v cílovém teplotním rozsahu.
Sofistikované funkce Hielscher ultrasonikators zajišťují nejvyšší kontrolu procesu, spolehlivé a reprodukovatelné výsledky ultrazvuku, uživatelskou přívětivost a pracovní pohodlí.
Hielscher Ultrasonics’ Průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody. Schopnost provozovat tak vysoké amplitudy umožňuje našim zákazníkům efektivně frézovat primární částice na nano-velikost. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při náročném provozu a v náročných prostředích.
Přečtěte si více o ultrazvukovém rozpouštění a rozpouštěčích!
kvalita – Vyrobeno v Německu
Jako rodinný podnik je Hielscher hrdý na vysokou kvalitu svých ultrazvukových procesorů. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a testovány v našem ústředí v Teltow poblíž Berlína, Německo. Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při náročném provozu a v náročných prostředích.
Můžete si koupit ultrazvukové dezintegrátory Hielscher ve všech různých velikostech a cenové rozpětí nabízí cenově dostupný ultrasonikátor odpovídající vašemu rozpočtu. Od rozpadu částic v malých laboratorních lahvičkách až po kontinuální průtokový rozpad suspenzí v průmyslové výrobě, Hielscher Ultrasonics má pro vás vhodný dezintegrátor! Kontaktujte nás – Jsme rádi, že vám můžeme doporučit nejvhodnější ultrasonicator!
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml? min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l? min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás!? Zeptejte se nás!
Vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k pilot a industriální škála.
Literatura? Reference
- 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.