Suure nihkejõuga segamine ultraheliga
Suure nihkejõuga segistid rakendavad vedelikele ja suspensioonidele suuri nihkejõude, et tagada kahe või enama vedel-tahke või vedel-vedel faasi ühtlane dispergeerimine, segamine ja emulgeerimine. Ultraheli töötlus tekitab suuri nihkejõude akustilise kavitatsiooni kaudu, mis tekib siis, kui suure võimsusega ultraheli juhitakse vedelikesse. Ultraheli suure nihkejõuga segistid on parem segamistehnoloogia, mis ületab hõlpsasti tavaliselt kasutatavaid suure nihkejõuga labasegisteid, mitmevõllilisi segisteid, kõrgsurve homogenisaatoreid, kolloidveskeid ja labadega mikserit.
Ultraheli suure nihkejõuga segistite eelised
Ultraheli suure nihkejõuga segistid on saadaval alates 50W laboratoorsetest homogenisaatoritest kuni 16 000W tööstuslike segamissüsteemideni. Laboratoorsete, lauaseadmete ja tööstuslike ultraheli suure nihkejõuga segistite lai valik võimaldab valida teie rakendusele ja tootmismahule ideaalse ultraheli suure nihkejõuga segisti.
Suured amplituudid ultrahelisondil tekitavad intensiivse kavitatsiooni, mille vedelikuvoolud on suure kiiruse ja keerukate turbulentsidega. Ultraheli abil tekitatud intensiivne hüdrauliline ja mehaaniline nihe vähendab osakesed ja tilgad mikro- ja nanosuuruseni. Kuna ultraheli töötluse (sonikeerimise) protsessiparameetreid saab täpselt kontrollida ja reguleerida, saab segamise, jahvatamise või dispergeerimise mõju täpselt kohandada materjalile ja protsessi eesmärgile. Ultraheli suure nihkejõuga segistid lühendavad segamis- / jahvatusaega ja annavad töökindlalt peeneid ja ülipeeneid dispersioone.
Ultraheli segistit saab kasutada partii- ja läbivoolu (inline) protsesside jaoks. Ultraheli läbivoolukambrite ja reaktorite mitmekesisus võimaldab segada vooge väga erinevate vooluhulkade ja viskoossustega. Ultraheli suure nihkejõuga segisti suudab käsitleda väga suuri tahke aine kontsentratsioone ning isegi väga abrasiivsed osakesed ei ole probleem.
Kuidas suure nihkejõuga segamine ultraheli töötlusega (sonikeerimisega) toimib?
Ultraheli suure nihkejõuga segistid kasutavad sama mehaanilist põhimõtet nagu tööstuslikud segamissüsteemid, näiteks suure nihkejõuga labasegistid, mitmevõllilised segistid, kolloidveskid, kõrgsurve homogenisaatorid ja labadega segamissüsteemid. Ultraheli segamissüsteeme kasutatakse osakeste dispergeerimiseks ja jahvatamiseks, õli- ja veefaaside emulgeerimiseks, tahke aine lahustamiseks ning igasuguste materjalide homogeensete segude valmistamiseks vedelikes ja suspensioonides. Ultraheli nihkesegistid integreerivad ultrahelisondi segamisanumasse, näiteks partiimahutisse või läbivoolukambrisse. Ultraheli desintegraatori sond vibreerib vedelikus väga kõrgel sagedusel ja tekitab vedelikus intensiivse ultraheli kavitatsiooni. Kavitatsioonimullide kollapss tekitab võimsaid nihkejõude, mis lõhuvad ja purustavad tilku, aglomeraate, agregaate ja isegi primaarseid osakesi. Kuna ultraheli kavitatsioon tekitab suure kiirusega kavitatsioonivoolu kiirusega kuni 1000km/h, kiirendavad kavitatsioonilised vedelikujoad osakesi. Kui kiirendatud osakesed põrkuvad omavahel, toimivad nad jahvatuskeskkonnana. Seejärel põrkuvad osakesed killustuvad ja vähenevad mikro- või nanosuuruseni. Ultraheli kavitatsiooniväljas vahelduvad rõhud kiiresti ja korduvalt vaakumi ning kuni 1000bar vahel. 4 segamislabaga pöörlev segisti peaks töötama hämmastava 300 000 RPM juures, et saavutada vahelduvate rõhutsüklite sama sagedus. Tavalised pöörlevad segistid ja rootor-stator segistid ei tekita märkimisväärset kavitatsiooni oma kiiruse piirangu tõttu.
Ultraheli suure nihkejõuga segisti UIP2000hdT, 2 kW võimsusega segamisseade
Töötlemisnõuanne: ultraheli segamine rõhu all
Rõhu rakendamine ultraheli reaktorile või läbivoolukambrile tugevdab akustilist kavitatsiooni. Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid läbivoolukambreid ja reaktoritüüpe, mida saab hõlpsasti survestada kuni 5 barg. Kohandatud ultraheli reaktorid taluvad kõrgemaid rõhke kuni 300 barg.
Ultraheli suure nihkejõuga segistid ja nende rakendused
Ultraheli kõrgnihkega segistid tekitavad intensiivseid nihkejõude, mis mõjuvad vajalikul määral osakestele, nagu tahked osakesed, tilgad, kristallid ja kiud, et need lõhkuda ja purustada soovitud suuruseni, mis võib jääda mikromeetri- või nanomeetrivahemikku. Sõltuvalt materjali kõvadusest ja haprusest saab ultraheli töötluse parameetreid täpselt reguleerida, et saavutada soovitud segamistulemus. Võrreldes alternatiivsete segamismeetoditega, nagu kõrgnihkega labaga segistid, kõrgsurvehomogenisaatorid, kolloid- / helmesveskid, võllsegistid jms, pakuvad ultraheli desintegraatorid mitmeid olulisi eeliseid.
Ultraheli kõrgnihkega segistite eelised
- Suure intensiivsusega kavitatsioon ja nihe
- Ühtlane osakeste töötlus
- Suured tahke aine kontsentratsioonid
- Düüsid puuduvad / ummistusi ei teki
- Jahvatuskeskkonda (nt helmeid) ei vajata
- Lineaarne skaleeritavus
- Lihtne ja ohutu käitamine
- Lihtne puhastada
- Aja- ja energiatõhus
Ultraheli kõrgnihkega segistid osakeste suuruse vähendamiseks
Ultraheli desintegraatoreid kasutatakse osakeste suuruse vähendamiseks ja osakeste jaotamiseks, olgu siis tegemist primaarsete osakeste tegeliku peenestamisega (nimetatakse jahvatamiseks) või aglomeraatide lõhkumisega (nimetatakse deaglomeratsiooniks / dispergeerimiseks).
Loe lähemalt osakeste ultraheli jahvatamise ja dispergeerimise kohta!
Ultraheli kõrgnihkega segistid emulgeerimiseks
Kui kaht segunematut vedelikku (nt vett ja õli) töödeldakse sondtüüpi ultraheli segistiga, lõhub ultraheli kavitatsioon tilgad – tekivad väga väikesed tilgad kahest segunematust faasist, mis seejärel omavahel segunevad. Kuna ultraheli kõrgnihkega segistid toodavad hõlpsasti nanosuuruses tilku, on stabiliseeritud ultraheli emulsioonid pikaajaliselt stabiilsed ja selge läbipaistva väljanägemisega.
Kuna igal emulsioonitüübil on oma spetsiifiline emulgeerimis- / nihkelävi, mille juures saavutatakse optimaalne tilgasuurus ja omadused, on segamisparameetrite täpne reguleerimine ülioluline. Kui liiga madal nihe annab liiga suuri tilku, mis ühinevad kiiresti ja põhjustavad faaside lahknemist, siis liiga kõrge nihe võib toodet kahjustada. Ultraheli kõrgnihkega segisteid saab täpselt juhtida ja kohandada protsessi vajadustele.
Klõpsa siia, et lugeda lähemalt ultraheli nanoemulgeerimise kohta!
Ultraheli kõrgnihkega segisti UP200Ht emulgeerimiseks
Ultraheli kõrgnihkega segistid segamiseks ja lahustamiseks
Ultraheli kõrgnihkega segisteid kasutatakse osakeste, nagu pulbrid, pigmendid ja kiud, segamiseks, jahvatamiseks, dispergeerimiseks ja lahustamiseks kiires, usaldusväärses ja lihtsas protsessis. Ultraheli abil tekitatud kavitatsioon suurendab massiülekannet tahkete ainete ja vedeliku vahel. Ultraheli kavitatsioonil on tahketele osakestele tugev mõju: kavitatsioonilised vedelikuvoolud erodeerivad tahkete ainete pinda ja kannavad erodeerunud osakesed vedelikku, tekitades seeläbi homogeense suspensiooni.
Klõpsa siia, et lugeda lähemalt ultraheli lahustamise kohta!
Ultraheli kõrgnihkega segistite rakendused
- Jahvatamine ja peenestamine
- Deaglomeratsioon ja dispergeerimine
- Emulgeerimine
- Pulbrite lahustamine
- Massiülekande parandamine
- Sonokeemilised reaktsioonid
SonoStation – ultraheli süsteem 2x 2kW ultrasonikaatoriga, segamisega mahuti ja pumbaga – on kasutajasõbralik süsteem segamis-, jahvatamis- ja dispergeerimisrakenduste jaoks.
Kõrgnihkega segistid igas suuruses
Hielscher Ultrasonics projekteerib, valmistab ja turustab suure jõudlusega kõrgnihkega segisteid alates kompaktsest, kuid võimsast laboriseadmest kuni pilootmahu- ja tööstuslike kõrgnihkega segistiteni suurte vooluhulkade töötlemiseks kommertstootmise tasemel.
Kõrgnihkega segistid laboritele
Sondtüüpi ultraheli segistid on igas laboris väljakujunenud tööriistad. Kuna ultraheli protsesse saab lineaarselt suurendada suurtele mahtudele, sobivad Hielscheri ultraheli kõrgnihkega segistid ideaalselt oma protsessi arendamiseks ja optimeerimiseks väikeses mastaabis. Pärast optimaalsete protsessiparameetrite kindlaksmääramist saab teie segamisrakenduse lineaarselt suurendada pilootmahule ja suuremahulisele tootmisele.
Hielscher pakub laboriskaala tööks ultraheli kõrgnihkega segisteid ultraheli segamisvõimsusega vahemikus 50 kuni 400 vatti.
Kõrge nihkejõuga segistid tööstusele
Hielscheri tööstuslikud suure nihkejõuga segistid on suure võimsusega ultraheliprotsessorid, mis on mõeldud suurte suspensioonivoogude jahvatamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja segamiseks raskes töörežiimis. Need tööstuslikud segistid töötlevad hõlpsasti suuri tahkisekontsentratsioone ja abrasiivseid osakesi. Tööstuslike ultraheli suure nihkejõuga segistite sondid (sonotroodid) on varustatud äärikuga, nii et segisti saab integreerida terastankidesse, klaasanumatesse või plastmahutitesse mis tahes asendis. See võimaldab sonikeerimisanumat survestada. Rõhu rakendamine ultraheli anumale või läbivoolukambrile tugevdab akustilist kavitatsiooni ja seeläbi ultraheli segamisprotsessi. Hielscher Ultrasonics pakub tööstuslikke suure nihkejõuga segisteid võimsusega 500 kuni 16 000 vatti. Mudeliga UIP16000 pakub Hielscher maailma võimsaimat ultraheli suure nihkejõuga segistit.
Kõrge viskoossusega materjalid? – Pole probleemi! Kõik Hielscheri ultraheliprotsessorid labori- ja tööstuskategoorias suudavad hõlpsasti töödelda viskoosseid suspensioone viskoossusega kuni 250 000 sentipuaasi. Viskoossuse puhul, mis on kõrgem kui 2 000 cPs, soovitame ultraheli lainete paremaks sidestamiseks vedelikku kasutada läbivoolukambreid koos ekstsentersnekkpumpadega.
Kuidas leida õige ultraheli kõrge nihkejõuga segisti?
Hielscher Ultrasonics on pikaajalise kogemusega võimsate ja töökindlate ultraheli kõrge nihkejõuga segamissüsteemide tootja, mida kasutatakse osakeste dispergeerimiseks ja purustamiseks, nanoemulsioonide valmistamiseks või pulbrite lahustamiseks vedelikes. Ultraheli segistite turuliidrina kavandab, toodab ja turustab Hielscher ultraheli kõrge nihkejõuga segisteid ja homogenisaatoreid laboris ja laual kasutatavatest seadmetest kuni pilootmastaabi ja täismahulise tööstusliku mastaabini.
Järgmistele küsimustele vastamine aitab leida teie protsessi jaoks sobivaima kõrge nihkejõuga segisti:
- Mis on teie sihtrakendus?
- Milline on tüüpiline töödeldav maht?
- Millised on protsessi kriitilised tegurid?
- Milliseid kvaliteedistandardeid tuleb saavutada?
Meie hästi koolitatud ja kogenud töötajad aitavad teid kõigis küsimustes ning teie segamisprotsessi kavandamisel. Hielscher Ultrasonics pakub põhjalikku ultraheli töötluse alast nõustamist, et aidata klientidel leida kõige sobivam ultraheli kõrge nihkejõuga segisti. Kuid Hielscheri teenus ei piirdu sellega: koolitame kliente kas nende ettevõttes või meie ultraheliprotsesside laboris ja tehnikakeskuses, et toetada neid protsessi arendamisel, optimeerimisel ja skaleerimisel.
Hielscher Ultrasonics’i tööstuslikud ultraheliprotsessorid tagavad hõlpsasti väga suured amplituudid, mis on vajalikud kõvade osakeste ja aglomeraatide purustamiseks või kõrge tahkisekontsentratsiooniga suspensioonide töötlemiseks. Hielscheri tööstuslikud segistid töötavad hõlpsasti pidevalt amplituudidel kuni 200µm 24/7 töörežiimis. Kui teatud protsessid nõuavad veelgi suuremaid amplituudi, on saadaval kohandatud ultraheli sondid. Lisatarvikud, nagu võimendussarved (booster horns), läbivoolukambrid, sonikeerimisreaktorid ja täielikud retsirkulatsioonikomplektid, on kergesti kättesaadavad ning võimaldavad konfigureerida teie ultraheli segamissüsteemi optimaalselt kohandatuna teie protsessi nõuetele. Kõik sonotroodid ja reaktorid, mis on ainsad söötmega kokkupuutuvad osad, sobivad CIP/SIP-puhastuseks (puhastus ja steriliseerimine paigas).
Keerukad ultraheli kõrge nihkejõuga segistid
Hielscher Ultrasonics keskendub suure jõudlusega rakkude desintegraatoritele, millel on parim kasutajasõbralikkus ja tipptasemel tehnilised lahendused. See tähendab, et Hielscheri laboridesintegraatorite standardid lähenevad üha enam tööstusseadmete intelligentsusele. Kasutaja saab Hielscheri digitaalseid sonikaatoreid juhtida brauseri kaugjuhtimise kaudu. Automaatne andmete salvestamise tarkvara kirjutab kõik olulised ultraheliparameetrid, nagu netovõimsus, koguvõimsus, amplituud, temperatuur, rõhk, kellaaeg ja kuupäev, CSV-failina sisseehitatud SD-kaardile. Lisaks saab ultraheli desintegraatori programmeerida automaatselt välja lülituma pärast kindlat aega või kindla energiakoguse sisestamist või programmeerida pulseerivaid sonikeerimisrežiime. Ühendatavad temperatuuri- ja rõhuandurid võimaldavad proovi tingimusi hoolikalt jälgida. Kuna kuumustundlike materjalide temperatuuri reguleerimine on protsessi tulemuste kvaliteedi seisukohalt otsustav tegur, pakub Hielscher mitmesuguseid lahendusi protsessi temperatuuri hoidmiseks soovitud temperatuurivahemikus.
Hielscheri sonikaatorite keerukad funktsioonid tagavad parima protsessikontrolli, usaldusväärsed ja reprodutseeritavad ultraheli töötluse tulemused, kasutajasõbralikkuse ja töömugavuse.
Kvaliteet – valmistatud Saksamaal
Peretalu ja pereettevõttena seab Hielscher oma ultraheliprotsessoritele kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik sonikaatorid projekteeritakse, toodetakse ja testitakse põhjalikult meie peakorteris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus ja usaldusväärsus muudavad need teie tootmises tõeliseks tööhobuseks. Töö 24/7 täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega mikserite loomulik omadus.
Hielscheri ultraheli suure nihkejõuga mikserid on saadaval mis tahes suuruses ja teie protsessile kohandatud konfiguratsioonis. Alates vedelike töötlemisest väikeses laborikeeduklaasis kuni suspensioonide pideva läbivoolu-segamiseni tööstuslikul tasemel – Hielscher Ultrasonics pakub teile sobivat suure nihkejõuga mikserit! Palun võtke meiega ühendust – soovitame teile hea meelega ideaalset ultraheli mikseri komplekti!
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster, mis koosneb seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid labori kuni pilootmastaabini ja tööstusliku mastaabini.
Teadmist väärt fakte
Sonikaatorid ja nende kasutamine suure nihkejõuga mikseritena
Sonikaatorid on sondtüüpi ultraheliseadmed, mida iseloomustab ultraheli vibratsioonide edastamine ultraheli sondi kaudu töödeldavasse keskkonda. Sond, tuntud ka kui sonotrood, on titaanvarras, mis vibreerib ultraheli sagedusel, nt 20kHz. Vibreerimine sagedusel 20 kHz tähendab, et sondi horisontaalne pind laieneb ja tõmbub kokku 20 000 korda sekundis. Need kiired liikumised ultraheli sagedusvahemikus sondi otsas kanduvad vedelikku. Vedelikus levivad ultraheli lained läbi keskkonna ja tekitavad vahelduvaid kõrgrõhu- ja madalrõhutsükleid. Madalrõhutsükli ajal tekivad pisikesed vaakumimullid, mis kasvavad mitme rõhutsükli jooksul, kuni jõuavad punkti, kus nad ei suuda enam energiat neelata. Maksimaalse kasvu punktis kavitatsioonimull lõhkeb vägivaldselt. Implosiooni tulemusena tekib energiatihe väli, kus valitsevad väga kõrged temperatuurid ja rõhud, vastavad temperatuuri- ja rõhuerinevused, vedelikuvoolud kiirusega kuni 180m/sec ning turbulents. See kavitatsioonienergia avaldab tugevat mõju vedelikele ja suspensioonidele, andes erakordseid segamis-, blendimis-, jahvatus-, dispergeerimis- ja emulgeerimistulemusi. Ultraheli suure nihkejõuga mikserid toodavad kergesti nanosuuruses osakesi ja tilku, mille osakeste / tilkade suuruse jaotus on väga kitsas.
Lugege siit, millised on erinevused ultraheli- / akustilise kavitatsiooni ja hüdrodünaamilise kavitatsiooni töötluse vahel!
Ultraheli kõrgnihkesegistite levinud tööstusharud
- Tahke/vedela koostisega segude dispergeerimine, lahustamine ja segamine
- Emulgeerimine
- Materjaliteadus
- Proovi ettevalmistus enne analüüsi
- Nanoosakeste rakendused
- Osakeste funktsionaliseerimine
- Faasidevahelised siirdereaktsioonid
Kirjandus / viited
- 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.
- Pekarovicova, A.; Pekarovic, J. (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Pira International (2009).
- S.E. Karekar; B.A. Bhanvase; S.H. Sonawane; M.P. Deosarkar; D.V. Pinjari; A.B. Pandit(2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing 87; Nov. 2014.