Sonikering forbedret geopolymerisering
Geopolymerer udgør et lovende alternativ til traditionelle cementbaserede materialer, der giver miljømæssige, mekaniske og holdbarhedsmæssige fordele. Ultralydsdispergering er en yderst effektiv teknik til fremstilling af geopolymerer med fremragende materialeegenskaber. Sonikering repræsenterer en meget effektiv blandingsmetode, der muliggør økonomisk produktion af højtydende geopolymerer i store mængder.
Forbedret geopolymerisering ved hjælp af Power Ultrasound
Geopolymerisering kræver omhyggelig og kraftig blanding for at sikre optimal kontakt mellem dets komponenter, hvilket letter fuldstændig polymerisation. Anvendelsen af ultralyd inducerer intense forskydningskræfter og fremmer derved den nødvendige blanding og homogenisering, samtidig med at den leverer energi, der bidrager til hurtig og grundig geopolymerisering. Power ultralyd har forbedret geopolymerisationskinetik ved at fremme bedre spredning af reaktanter og lette nedbrydningen af agglomerater, hvilket fører til forbedrede reaktionshastigheder og produktkvalitet.
MultiSonoReactor med 16 kW ultralydseffekt til inline geopolymerisering i produktionsskala
Ultralydsblanding og dispergering kan fremme geopolymerisering gennem flere mekanismer:
Disse ultralydsinducerede mekanismer bidrager tilsammen til forbedring af geopolymerisationskinetik og udvikling af geopolymermaterialer med forbedrede egenskaber.
Power-ultralyd til forbedret fremstilling af byggematerialer
Power ultralyd er dukket op som en pålidelig teknologi til fremstilling af bygge- og konstruktionsmaterialer, herunder cement, beton, geopolymerer og andre indsnævringsmaterialer. Ultralydsbehandling involverer påføring af lavfrekvente ultralydbølger på et væske- eller gyllemedium, hvilket fører til en række gavnlige virkninger på materialets egenskaber og forarbejdningsegenskaber. Forskere og branchefolk har i stigende grad anerkendt ultralydens potentiale til at forbedre byggematerialernes ydeevne, effektivitet og bæredygtighed. Denne introduktion giver et overblik over anvendelserne og fordelene ved ultralyd i fremstillingen af bygge- og anlægsmaterialer.
- Cement: Ultralydsbehandling kan forbedre hydreringskinetik af cementholdige materialer ved at fremme opløsningen af klinkerfaser og fremskynde dannelsen af hydreringsprodukter. Dette resulterer i kortere hærdningstider, forbedret tidlig styrkeudvikling og forbedret holdbarhed af betonkonstruktioner. Derudover kan ultralyd lette spredningen af tilsætningsstoffer og supplerende cementholdige materialer, såsom flyveaske og slagge, hvilket fører til mere bæredygtige og miljøvenlige cementsammensætninger.
Læs mere om ultralydaccelereret hærdning og tidlig styrkeudvikling af beton! - Beton: Ultralydsblandings- og hærdningsteknikker kan forbedre bearbejdeligheden, styrken og holdbarheden af betonblandinger. Sonikering fremmer spredningen af aggregater og forstærkningsfibre, reducerer tilstedeværelsen af lufthulrum og defekter og forbedrer bindingen mellem cementbaseret matrix og aggregater. Dette resulterer i beton med højere trykstyrke, forbedret modstandsdygtighed over for revner og nedbrydning og forbedret langsigtet ydeevne under forskellige miljøforhold.
Lær mere om de gavnlige virkninger af sonikering på hydrering i cement! - Geopolymerer: Ultralydsbehandling spiller en afgørende rolle i syntesen og hærdningen af geopolymerer, som er miljøvenlige alternativer til traditionelle cementbaserede materialer. Sonikering fremmer opløsningen af aluminosilikatforløbere, fremskynder polymerisationen af silikatarter og forbedrer homogeniseringen af reaktanter, hvilket fører til hurtigere hærdning og overlegne mekaniske egenskaber af geopolymerprodukter. Derudover kan ultralyd forbedre de reologiske egenskaber og bearbejdeligheden af geopolymeropslæmninger, hvilket muliggør fremstilling af komplekse former og strukturer.
- Andre byggematerialer: Power ultralyd har forskellige anvendelser i fremstillingen af forskellige byggematerialer, herunder mørtel, fuger, gips og isoleringsprodukter. Sonikering kan forbedre spredningen af tilsætningsstoffer, fyldstoffer og forstærkningsmidler, optimere materialernes mikrostruktur og porøsitet og forbedre deres termiske og mekaniske egenskaber. Især når det kommer til ensartet inkorporering af nanomaterialer, bidrager ultralydsdispergering og geagglomerering til kvaliteten og ydeevnen af byggematerialer i arkitektoniske og infrastrukturapplikationer.
Læs mere om den overlegne spredning af nanomaterialer ved hjælp af sonikering!
Højtydende sonikere til Geoppolymer-produktion
Hielscher sonikerapparater er i stand til at producere intens akustisk kavitation, hvilket fører til dannelse og sammenbrud af mikroskopiske bobler i det flydende medium. Denne proces resulterer i yderst effektiv blanding og homogenisering af geopolymer-forløbermaterialerne, hvilket sikrer ensartet fordeling af reaktanter og forbedrer kvaliteten af det endelige produkt. Hielscher Ultrasonics industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. Den kontinuerlige behandling ved hjælp af en ultralydsflowcelle gør det muligt at sonikere store mængder under præcist kontrollerede forhold, hvilket garanterer kontinuerlig geopolymerisering af høj kvalitet.
Ultralydsdispergeringsmidler til geopolymersyntese i enhver skala: Hielscher tilbyder en række ultralydsudstyr med varierende effektkapaciteter og behandlingsvolumener, hvilket giver mulighed for skalerbarhed og tilpasning i henhold til de specifikke krav til geopolymerfremstillingsprocesser. Uanset om det er eksperimenter i laboratorieskala i batches eller inline-produktion i industriel skala, kan Hielscher sonikere tilpasses til at imødekomme behovene i forskellige applikationer.
Styrker ved ultralydsbehandling – herunder forbedret homogenisering, accelereret reaktionskinetik, reduktion af partikelstørrelse, forbedrede mekaniske egenskaber og skalerbarhed – gøre Hielscher til en kraftfuld teknik til optimering af geopolymersyntese og fremme udviklingen af bæredygtige byggematerialer. Hielscher sonikere tilbyder stærke fordele for geopolymerfremstilling og bringer dig på forkant med geopolymerproduktion.
Sonicator UIP16000 til spredning af byggematerialer såsom geopolymerer eller cementholdige materialer.
- høj effektivitet
- Avanceret teknologi
- pålidelighed & Robusthed
- justerbar, præcis processtyring
- batch & Inline
- til enhver volumen
- Intelligent software
- smarte funktioner (f.eks. programmerbar, dataprotokol, fjernbetjening)
- Nem og sikker at betjene
- lav vedligeholdelse
- CIP (rengøring på stedet)
Design, produktion og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydsapparater.
Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med avanceret teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
| Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
|---|---|---|
| 10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 til 150L | 3 til 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsapplikationer, dispersion, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriel skala.
Litteratur / Referencer
- 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.
Fakta, der er værd at vide
Hvad er geopolymerer, og hvad bruges de til?
Geopolymerer er uorganiske polymerer eller aluminosilikatmaterialer, der typisk syntetiseres ved alkalisk aktivering af aluminosilikatforløbere såsom flyveaske, slagge, metakaolin eller naturlige materialer som vulkansk aske. De dannes gennem et polymert netværk af aluminium- og siliciumoxider, hvor den alkaliske aktivator spiller en afgørende rolle i at starte geopolymerisationsreaktionen.
Disse materialer har fået opmærksomhed som et bæredygtigt alternativ til traditionel Portland cementbaseret beton på grund af deres miljøvenlige egenskaber og fremragende tekniske ydeevne.
Geopolymerer anvendes i forskellige applikationer, herunder:
geopolymerer – Et grønt alternativ til beton
Geopolymerer tilbyder et grønt alternativ til traditionel beton på grund af flere miljøvenlige egenskaber. De største fordele ved geopolymer som byggemateriale i byggeriet omfatter reducerede kulstofemissioner, udnyttelse af industrielle biprodukter, bevarelse af energi og vand samt dets genanvendelighed og holdbarhed. Efterhånden som bevidstheden om miljøspørgsmål fortsætter med at vokse på verdensplan, anerkendes geopolymerer i stigende grad som en levedygtig løsning til at reducere byggematerialers miljømæssige fodaftryk. Sonikering er en yderst effektiv blandingsteknik, der gør det muligt at producere højtydende geolpolymerer økonomisk i store mængder.
- Reduceret kulstofaftryk: Geopolymerer har typisk et lavere kulstofaftryk sammenlignet med traditionel Portland cementbaseret beton. Produktionen af Portlandcement involverer højtemperaturovnsprocesser, som udleder betydelige mængder kuldioxid (CO2). I modsætning hertil kan geopolymerer syntetiseres ved meget lavere temperaturer, nogle gange ved stuetemperatur, hvilket resulterer i reduceret energiforbrug og CO2-emissioner under fremstillingen.
- Udnyttelse af industrielle biprodukter: Geopolymerer bruger ofte industrielle biprodukter såsom flyveaske, slagge og metakaolin som forløbere. Disse materialer betragtes ofte som affaldsprodukter fra andre industrier og ville ellers kræve bortskaffelse, hvilket bidrager til miljøbelastninger. Ved at inkorporere disse biprodukter i geopolymerer omdirigeres de ikke kun fra lossepladser, men de reducerer også efterspørgslen efter jomfruelige råmaterialer, hvilket yderligere reducerer miljøpåvirkningen.
- Lavere energiforbrug: Produktionen af geopolymerer kræver typisk lavere energitilførsel sammenlignet med Portlandcement. Geopolymerisationsprocesser kan forekomme ved lavere temperaturer og kræver muligvis ikke den omfattende kalcineringsproces, der er involveret i cementproduktion. Dette resulterer i reduceret energiforbrug og tilhørende drivhusgasemissioner.
- Holdbarhed og lang levetid: Geopolymerer kan udvise fremragende holdbarhedsegenskaber, herunder høj trykstyrke, lav permeabilitet og modstandsdygtighed over for kemisk korrosion. Som følge heraf kan strukturer fremstillet af geopolymerer kræve mindre vedligeholdelse og reparation i løbet af deres levetid sammenlignet med traditionel beton. Denne levetid reducerer behovet for hyppig ombygning eller udskiftning, hvilket sparer ressourcer og reducerer den samlede miljøpåvirkning.
- Reduceret vandforbrug: Geopolymerproduktion kræver typisk mindre vand sammenlignet med traditionel beton. Blandingsprocessen for geopolymerer involverer ofte minimalt vandindhold, hvilket fører til lavere vandforbrug og mindre belastning af vandressourcerne.
- Genanvendelighed og genbrug: Geopolymermaterialer kan ofte genbruges eller genbruges ved slutningen af deres levetid. I modsætning til traditionel beton, som kan kræve betydelig energiintensiv forarbejdning til genanvendelse eller bortskaffelse, kan geopolymerer nedbrydes og genanvendes med lavere miljøpåvirkning.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.