Ultrazvukové dispergační a rozdružovací

Dispergace a deaglomerace pevných látek do kapalin je důležitou aplikací ultrazvukových a sondových sonikátorů. Ultrazvuková kavitace vytváří mimořádně vysoký smyk, který rozbíjí aglomeráty částic na jednotlivé rozptýlené částice. Vzhledem k místně zaměřeným vysokým smykovým silám je sonikace ideální pro výrobu mircon- a nano-velkých disperzí pro experimentování, výzkum a vývoj a samozřejmě pro průmyslovou výrobu.

Míchání prášků do kapalin je běžným krokem při formulaci různých produktů, jako jsou barvy, inkousty, kosmetika, nápoje, hydrogely nebo lešticí média. Jednotlivé částice drží pohromadě přitažlivé síly různé fyzikální a chemické povahy, včetně van der Waalsových sil a kapalného povrchového napětí. Tento účinek je silnější u kapalin s vyšší viskozitou, jako jsou polymery nebo pryskyřice. Přitažlivé síly musí být překonány, aby se částice deaglomerovaly a rozptýlily do kapalného prostředí. Přečtěte si níže, proč ultrazvukové homogenizéry jsou vynikajícím dispergačním zařízením pro disperzi submikronových a nano-velkých částic v laboratoři a průmyslu.

Žádost o informace





Sonda typu ultrasonicator UP400St pro disperzi nanočástic ve stabilní vodné suspenzi.

ultrasonicator UP400St pro přípravu disperzí nanočástic v dávkách.

Ultrazvukové dispergování pevných látek do kapalin

Pracovní princip ultrazvukových homogenizérů je založen na fenoménu akustické kavitace. Je známo, že akustická kavitace vytváří intenzivní fyzikální síly, včetně velmi silných smykových sil. Aplikace mechanického namáhání rozbíjí aglomeráty částic. Mezi částicemi je také stlačena kapalina.
Zatímco pro dispergaci prášků do kapalin jsou komerčně dostupné různé technologie, jako jsou vysokotlaké homogenizátory, míchací mlýny, impinging jet mills a rotor-stator-mixer. Ultrazvukové dispergátory však mají významné výhody. Přečtěte si níže, jak funguje ultrazvuková disperze a jaké jsou výhody ultrazvukové disperze.

 

Video demonstruje ultrazvukový disperzi červené barvy pomocí UP400St s S24d 22mm sondou.

Ultrazvuková červená barva disperze pomocí UP400St

Miniatura videa

 

Pracovní princip ultrazvukové kavitace a disperze

Během sonikace vytvářejí vysokofrekvenční zvukové vlny střídavé oblasti komprese a zředění v kapalném médiu. Jak zvukové vlny procházejí médiem, vytvářejí bubliny, které se rychle rozšiřují a pak se násilně zhroutí. Tento proces se nazývá akustická kavitace. Zhroucení bublin vytváří vysokotlaké rázové vlny, mikrotrysky a smykové síly, které mohou rozkládat větší částice a aglomeráty na menší částice. V ultrazvukových disperzních procesech fungují samotné částice v disperzi jako mlecí médium. Zrychlené smykovými silami ultrazvukové kavitace, částice se navzájem srážejí a rozbíjejí se na malé fragmenty. Vzhledem k tomu, že k ultrazvukem ošetřené disperzi se nepřidávají žádné korálky ani perly, je zcela vyloučeno časově náročné a pracné oddělení a čištění mlecích médií a kontaminace.
Díky tomu je sonikace tak účinná při rozptylování a deaglomeraci částic, dokonce i těch, které je obtížné rozložit jinými metodami. Výsledkem je rovnoměrnější rozložení částic, což vede ke zlepšení kvality a výkonu produktu.
Kromě toho může sonikace snadno zpracovávat, rozptýlit a syntetizovat nanomateriály, jako jsou nanosféry, nanokrystaly, nanolisty, nanovlákna, nanodráty, částice jádra a další složité struktury.
Kromě toho může být sonikace provedena v relativně krátkém časovém rámci, což je hlavní výhodou oproti jiným disperzním technikám.

Výhody ultrazvukových dispergátorů oproti alternativním technologiím míchání

Ultrazvukové dispergátory nabízejí několik výhod oproti alternativním technologiím míchání, jako jsou vysokotlaké homogenizátory, frézování housenek nebo míchání rotor-stator. Mezi nejvýznamnější výhody patří:

  • Vylepšená redukce velikosti částic: Ultrazvukové dispergátory mohou účinně snížit velikost částic na rozsah nanometrů, což není možné s mnoha jinými technologiemi míchání. Díky tomu jsou ideální pro aplikace, kde je kritická jemná velikost částic.
  • Rychlejší míchání: Ultrazvukové dispergátory mohou míchat a rozptýlit materiály rychleji než mnoho jiných technologií, což šetří čas a zvyšuje produktivitu.
  • Žádná kontaminace: Ultrazvukové dispergátory nevyžadují použití mlecích médií auch jako korálků nebo perel, které kontaminují disperzi otěrem.
  • Lepší kvalita výrobků: Ultrazvukové dispergátory mohou produkovat rovnoměrnější směsi a suspenze, což vede k lepší kvalitě a konzistenci produktu. Zejména v průtokovém režimu prochází disperzní suspenze ultrazvukovou kavitační zónou vysoce kontrolovaným způsobem, který zajišťuje velmi rovnoměrné ošetření.
  • Nižší spotřeba energie: Ultrazvukové dispergátory obvykle vyžadují méně energie než jiné technologie, což snižuje provozní náklady.
  • Univerzálnost: Ultrazvukové dispergátory mohou být použity pro širokou škálu aplikací, včetně homogenizace, emulgace, disperze a deaglomerace. Mohou také zpracovávat různé materiály, včetně abrazivních materiálů, vláken, korozivních kapalin a dokonce i plynů.

Vzhledem k těmto výhodám procesu, spolehlivosti a jednoduchému provozu ultrazvukové dispergátory překonávají alternativní technologie míchání, což z nich činí oblíbenou volbu pro mnoho průmyslových aplikací.

Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT pro disperzi nanoplniv v lacích.

UIP1000hdT (1000 wattů) ultrasonicator dispergační nanoplniva v lacích


Ultrazvukem syntetizované nanofluidy jsou účinné chladicí kapaliny a kapaliny tepelného výměníku. Termovodivé nanomateriály výrazně zvyšují přenos tepla a schopnost odvodu tepla. Sonikace je dobře zavedena v syntéze a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, jakož i ve výrobě stabilních vysoce výkonných nanofluidů pro chladicí aplikace.

Dispergační CNT v polyethylenglykolu (PEG)

Miniatura videa

Obrázek ukazuje typický výsledek ultrazvukového dispergace fumed oxidu křemičitého ve vodě.

Ultrazvuková disperze fumed oxidu křemičitého ve vodě: Před ultrazvuku je velikost částic aglomerovaného oxidu křemičitého větší než 200 mikronů (D50). Po ultrazvukové disperzi fumed oxidu křemičitého byla většina částic snížena na méně než 200 nanometrů.

Ultrazvuková dispergace a deaglomerace v jakémkoliv měřítku

Hielscher nabízí ultrazvukové přístroje pro dispergaci a deaglomeraci jakéhokoliv objemu pro dávkové nebo inline zpracování. Ultrazvukové laboratorní přístroje se používají pro objemy od 1,5 ml do cca. 2 l. Průmyslové ultrazvukové přístroje se používají při vývoji a výrobě procesů pro šarže od 0,5 do cca 2000L nebo průtoky od 0,1 l do 20 m³ za hodinu.

Hielscher Ultrazvuk průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy, čímž spolehlivě rozptylují a frézují částice do nano-měřítka. Amplitudy až do 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.

Vysoce výkonné ultrasonicators jsou spolehlivé a vysoce účinné inline míchací systémy pro výrobu nanodisperzí, např. termovodivé nanofluidy.

Průmyslový výkonový ultrazvukový systém MultiSonoReactor pro průmyslovou inline disperzi: Vysoce výkonné ultrasonicators jsou spolehlivé a vysoce účinné inline míchací systémy pro výrobu nanodisperzí.

Žádost o informace





Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
00,5 až 1,5 ml na VialTweeter
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvuková disperze uhlíkových nanotrubiček - Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) disperzuje a rozplétá CNT rychle a efektivně do jednotlivých nanotrubiček.

Disperace uhlíkových nanotrubiček ve vodě pomocí UP400S

Miniatura videa

Ultrazvukový homogenizátor UIP1000hdT pro disperzi nanoplniv v lacích.

UIP1000hdT (1000 wattů) ultrasonicator dispergační nanoplniva v lacích

Výhody ultrazvukové disperze: Snadné škálování

Na rozdíl od jiných dispergačních technologií, ultrazvuku lze snadno zvětšit z laboratoře na výrobní velikost. Laboratorní testy umožní přesně vybrat požadovanou velikost zařízení. Při použití v konečné stupnici jsou výsledky procesu shodné s laboratorními výsledky.

Ultrasonicators: Robustní a snadno se čistí

Ultrazvuková síla se přenáší do kapaliny přes sonotrodu. Jedná se o typicky rotační symetrický díl, který je vyroben z pevného titanu letecké kvality. To je také jediná pohyblivá / vibrující smáčená část. Je to jediná část, která podléhá opotřebení a lze ji snadno vyměnit během několika minut. Oscilační-oddělovací příruby umožňují montáž sonotrody do otevřených nebo uzavřených tlakových nádob nebo průtokových buněk v libovolné orientaci. Nejsou potřeba žádná ložiska. Všechny ostatní smáčené části jsou obvykle vyrobeny z nerezové oceli. Reaktory s průtokovými buňkami mají jednoduché geometrie a lze je snadno rozebrat a vyčistit, např. propláchnutím a vymazáním. Neexistují žádné malé otvory nebo skryté rohy.

Ultrazvukový čistič na místo

Ultrazvuk je dobře známý pro své čisticí aplikace, jako je povrch, čištění dílů. Ultrazvuková intenzita používaná pro dispergační aplikace je mnohem vyšší než pro typické ultrazvukové čištění. Pokud jde o čištění smáčených částí ultrazvukového zařízení, ultrazvuková síla může být použita k pomoci čištění během proplachování a oplachování, protože ultrazvuková / akustická kavitace odstraňuje částice a kapalné zbytky z sonotrody a ze stěn průtokových buněk.



Literatura / Reference

Ultrazvukové homogenizéry, jako je průmyslový UIP6000hdT, se používají pro vysoce výkonné disperzní aplikace.

Ultrazvukový homogenizátor UIP6000hdT pro průmyslové inline zpracování velkých výrobních kapacit.


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.


Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.