Hielscheri ultraheli tehnoloogia

Probe-tüüpi sonikatsioon vs ultraheli vann: efektiivsuse võrdlus

Ultrahelitöötluse protsesse saab läbi viia sondi tüüpi ultraheli homogenisaatoriga või ultraheli vanni abil. Kuigi mõlema tehnikaga rakendatakse proovi ultraheli, on efektiivsuse, tõhususe ja protsessi suutlikkuse osas märkimisväärseid erinevusi.

Vedelike ultraheliuuringu soovitud mõju – Sealhulgas homogeniseerimine, hajutamine, Deagglomeration, freesimine, emulgeerimine, kaevandamine, lüüsi, lagunemine ja sonokeemiline toime – on põhjustatud kavitatsioon. Kehtestades suure võimsusega ultraheli vedelikku, helilainete edastatakse vedeliku ja luua vahelduva kõrgsurve (compression) ja madala rõhu (rarefaction) tsüklit, mille määrad sõltuvalt sagedus. Madala rõhu tsükli ajal tekitavad suure intensiivsusega ultraheli lained vedelikus väikesed vaakummullid või loid. Kui mullid saavutavad mahu, kus nad ei suuda enam energiat taluda, siis nad lagunevad ägedalt kõrgsurve tsükli ajal. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Implosiooni ajal saavutatakse lokaalselt väga kõrged temperatuurid (u. 5, 000K) ja rõhk (ligikaudu 2 000 ATM). Kavitatsioon mull implosioon põhjustab ka vedel joad kuni 280m/s kiirus. [Suslick 1998]

Kavitatsiooni mullide saab eristada stabiilsetes ja mööduvate mullidega. (Vajuta suurendamiseks!)

Moholkar et al. (2000) leidis, et mullide suurima kavitatsiooniga piirkonna mullid läksid mööduva liigutusega, samas kui madalaima kavitatsiooniga piirkonna mullid olid stabiilses/võnkes liikumises. Lokaalse temperatuuri ja rõhu Maxima põhjustanud mullide mööduv kokkuvarisemine on ultraheli täheldatud mõjude juur keemilistele süsteemidele.
Ultrasooni intensiivsus sõltub energia sisendist ja sonotrodi pindalast. Antud energiamahule kehtib: mida suurem on sonotrodi pindala, seda madalam on ultraheli intensiivsus.
Ultraheli laineid saab genereerida eri tüüpi ultraheli süsteemidega. Järgnevalt võrreldakse erinevusi ultrahelivanni, ultraheli sondi seadme ja voolukambri kambris oleva ultraheli proovivõtturi seadme vahel.

Kavitational hot spot jaotuse võrdlus

Ultraheli vann

Ultraheli vannis esineb kavitatsioon mitte-conformable ja kontrollimatult jaotatud läbi paagi. Ultrahelitöötluse efekt on madala intensiivsusega ja ebaühtlaselt Levinud. Protsessi korratavus ja skaleeritavus on väga nõrk.
Allolev pilt näitab fooliumtestimise tulemusi ultraheli mahutis. Seetõttu asetatakse vee täis ultraheli mahuti põhja õhuke alumiinium või tina foolium. Pärast ultrahelitöötlust on nähtavad ühe erosiooni märgid. Need ühekordse perforeeritud laigud ja augud fooliumis viitavad cavitational kuumadele laikudele. Tänu Madala energiaga ja Ebaühtlane Ultraheli jaotumist paagis, esineb erosioonimärgid ainult täpseks. Seega ultraheli vannid kasutatakse enamasti puhastamiseks rakendusi.

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" esineb väga ebaühtlaselt. (Vajuta suurendamiseks!)
Alltoodud arvud näitavad kavitational kuumakohtade ebaühtlast jaotust ultraheli vannis. Joonisel 2 on vann, mille alumine pindala on 20×on kasutatud 10 cm.
Ebaühtlane kavitatsioon ultraheli vannis (Vajuta suurelt!)

Joonisel 3 näidatud mõõtmiste puhul on kasutatud ultraheli vanni, mille alumine ala on 12x10cm.
Joonisel on ultraheli kuumakohtade ebaühtlane ruumiline jaotus ultraheli vannis. (Vajuta suurendamiseks!)
Mõlemad mõõtmised näitab, et Ultraheli kiirituse välja jaotus ultraheli mahutites on väga ebaühtlane.
Ultraheli kiiritamise uuring vannis erinevates kohtades näitab olulisi ruumilisi erinevusi kavitatsiooni intensiivsuses ultraheli vannis.

Joonisel 4 on võrreldud ultraheli vanni ja Ultraheli sondi tõhusust, mis on eeskujuks asovärvi Metüülvioleti deolorizatsiooni abil.
Suurem tõhusus sondi tüüpi ultrahelitöötluse abil (Vajuta suuremaks!)
Dhanalakshmi et al. leidis oma uuringus, et sondi tüüp ultraheli seadmetel on kõrge lokaliseeritud võrreldes paagi tüübiga ja seega suurema lokaliseeritud mõjuga, nagu on kujutatud joonisel 4. See tähendab ultrahelitöötluse protsessi suuremat intensiivsust ja efektiivsust.
Ultraheli seadistus, nagu on näidatud joonisel 4, võimaldab täielikku kontrolli kõige olulisemate parameetrite üle – amplituud, rõhk, temperatuur, viskoossus, kontsentratsioon, reaktorite maht.

Probe-tüüpi ultrahelitöötlus on väga efektiivne ja tõhus CVS sonikaatori vanni

Probe-tüüpi ultrahelitöötlus koos Uf200 ः t

Kontakt / küsi

Rääkige meile oma töötlemise nõuetele. Me soovitame kõige sobivam setup ja töötlemise parameetrid oma projekti.





Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: Ultraheli sonotrode edastab helilainete vedelikku. Sonotrode pinna all olev udune näitab cavitational hot spot ala.

Eelised Probe-ultrahelitöötlus:

  • Intensiivne
  • Keskendunud
  • täielikult kontrollitav
  • isegi jaotus
  • Taasesitatav
  • lineaarne laienemine
  • partii ja in-line

Ultraheli proovivõtturi seade avatud keeduklaasi

Kui proovid ultraheliga töödeldud Ultraheli sondi seadme abil, intensiivne ultrahelitöötlustsoon on otse sonotrode/proovivõtturi all. Ultraheli kiirituse kaugus piirdub teatud alaga sonotrode ots. (vt pic .1)
Avatud keeduklaasid ultraheli protsesse kasutatakse enamasti teostatavusuuringuteks ja väiksemate mahtude proovide ettevalmistamiseks.

Ultraheli sondi seade pideva voolurežiimis

Kõige keerukamaid ultrahelitöötluse tulemusi saavutatakse pideva töötlemisega suletud läbivoolu režiimis. Kogu materjali töödeldakse sama ultraheli intensiivsusega, kuna voolutee ja elamisaeg ultraheli reaktorite kambris on kontrollitud.

Ultraheli tekstisisene töötlemine vooluraku reaktoriga (Vajuta suuremasse!)

Pic. 4:1kW ultraheli süsteem UIP1000hd vooluraku ja pumbaga

Ultraheli vedeliku töötlemise protsessi tulemused antud parameetri konfiguratsioonis on energia funktsioon töödeldud mahu kohta. Funktsioon muutub üksikute parameetrite muutmisega. Lisaks sõltub ultraheliühiku sonotrode tegelik võimsus ja intensiivsus ühe pindala kohta parameetritest.

Kõige olulisemad ultraheli töötlemise parameetrid hõlmavad amplituudi (A), rõhku (p), reaktori ruumala (VR), temperatuuri (T) ja viskoossust (η).

Ultraheli töötlemise katsejärgne mõju sõltub amplituudi (A), rõhu (p), reaktori ruumala (VR), temperatuuri (T), viskoossuse (η) jt pinna intensiivsusest. Pluss-ja miinusmärgid viitavad konkreetse parameetri positiivsele või negatiivsele mõjule ultrahelitöötluse intensiivsusele.

Ultrahelitöötluse protsessi kõige olulisemat parameetrit kontrollides on protsess täielikult korratav ja saavutatud tulemusi saab mastaabitud täiesti lineaarselt. Eri tüüpi sonotroodid ja ultraheli voolu raku reaktorid võimaldavad kohandumine konkreetse protsessi nõuetele.

Kokkuvõte

Kuigi Ultraheli vann pakub Nõrk ultraheliga koos umbes 20-40 W/L ja väga mitteühtsed Jaotus Ultraheli sondi-tüüp seadmed saavad hõlpsasti paar u. 20,000 W/L töödeldud andmekandjale. See tähendab, et Ultraheli sondi-tüüpi seade ERAB ultrahelivanni teguriga 1000 (1000x suurem energiasisendi mahu kohta), mis tuleneb Keskendunud ja ühtne Ultraheli TOITESISEND. Kõige olulisemate ultrahelitöötlusparameetrite täielik kontroll tagab täielikult reprodutseeritav tulemused ja lineaarne mastaapsus protsessi tulemustest.

Võimas ultrahelitöötlus sondi tüüpi ultraheliatoriga.

Pic .3: ultrahelitöötlus avatud katseklaasi, kasutades Ultraheli lab seade sonotrode/sond

Kirjandus / viited

 

  • Dhanalakshmi, N. P.; Nagarajan, R. (2011): Metüülvioletse keemilise lagunemise ultraheli intensiivistamine: eksperimentaalne uuring. In: maailmad Acsd. Sci. enginee Tech 2011, vol. 59, 537-542.
  • -Mis see on? Zhang, Z. Delgado, A.; Päike, D.-W. (2011): mõnede vedelate ja tahkete mudeltoitude ultraheli toetatav tuumatoidu külmutamise ajal. In: Food res. intl. 2011, vol .44/nr 9, 2915-2921.
  • Moholkar, V. S.; Sable, S. P.; Pandit, A. B. (2000): kavitatsiooni intensiivsuse kaardistamine ultraheli vannis, kasutades akustilist heidet. In: AIChE J. 2000, vol. 46/No .4, 684-694.
  • Nascentes, C. C.; Korn, M.; Sousa, C. S.; Arruda, M. A. Z. (2001): ultraheli vannide kasutamine analüütilistes rakendustes: uus lähenemine optimeerimise tingimustele. In: J. Braz. chem. SOC. 2001, vol .12/No .1, 57-63.
  • Santa, H. M.; Lodeiro, C., Capelo-Martinez, J.-L. (2009): ultraheli võimsus. In: ultraheli keemia: analüütilist rakendamist. (ed. by J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
  • Suslick, KS (1998): Kirk-Othmeri keemiatehnoloogia entsüklopeedia; 4. Ed. J. Wiley & Sosed: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

 

Kontakt / küsi

Rääkige meile oma töötlemise nõuetele. Me soovitame kõige sobivam setup ja töötlemise parameetrid oma projekti.





Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.




Faktid Tasub teada

Ultraheli koe homogenisaatorite nimetatakse tihti sondi sonicatoriks, sonic lüseriks, ultraheli purunemiseks, ultraheli veskiks, sono-ruptoriks, soniktoriks, heli dismembraatoriks, raku hävitajaks, ultraheli dispergeeriks või lahustiks. Erinevad terminid tulenevad erinevatest rakendustest, mida ultraheliga saab täita.