Ultraääni- ja nesteidenpoisto
Nesteiden kaasunpoisto ja rasvanpoisto ultraäänillä on erittäin tehokas prosessi. Ultrasonication poistaa pienet riippuvat kaasukuplat nesteestä ja vähentää liuenneen kaasun tasoa alle luonnollisen tasapainotason.
Nesteiden kaasunpoistoa ja rasvanpoistoa tarvitaan moniin tarkoituksiin, kuten seuraaviin prosesseihin:
- näytteen valmistelu ennen hiukkaskoon mittausta mittausvirheiden välttämiseksi
- öljyn ja voiteluaineen kaasunpoisto ennen pumppausta kavitaatiosta johtuvan pumpun kulumisen vähentämiseksi
- nestemäisten elintarvikkeiden, kuten mehun, kastikkeen tai viinin, kaasunpoisto mikrobien kasvun vähentämiseksi ja säilyvyyden lisäämiseksi
- polymeerien ja lakkojen kaasunpoisto ennen käyttöä, kovettumista tai tyhjiöinfuusiota
Nesteitä äänitettäessä säteilevältä pinnalta nestemäiseen väliaineeseen nousevat ääniaallot johtavat vuorotellen korkeapaineisiin ja matalapaineisiin sykleihin taajuudesta riippuen. Matalapainesyklin aikana ultraääniaallot voivat luoda pieniä tyhjiökuplia tai tyhjyyksiä nesteessä. Pienten kuplien suuri määrä tuottaa korkean kokonaiskuplan pinta-alaa. Kuplat jakautuvat myös hyvin nesteeseen. Liuennut kaasu siirtyy näihin tyhjiökupliin suuren pinta-alansa kautta ja kasvattaa kuplien kokoa.
Akustiset aallot tukevat vierekkäisten kuplien koskettamista ja yhteenlaskua, mikä johtaa kuplien nopeutettuun kasvuun. Sonication-aallot auttavat myös ravistelemaan kuplia aluksen pinnoilta ja pakottamaan pienempiä kuplia lepäämään nestepinnan alapuolelta nousemaan ja vapauttamaan suljetun kaasun ympäristöön.
Öljyn ultraäänikaasunpoisto Hielscher 200 Watts -ultraääniprosessorilla.
Laita se testiin
Nesteiden kaasunpoisto- ja rasvanpoistoprosessi voidaan tehdä näkyväksi helposti. Juuri kaadetussa vesijohtovedessä ultrasonication pakottaa pienet riippuvat kuplat yhdistymään ja etenemään nopeasti. Voit nähdä tämän vaikutuksen alla olevassa edistymiskuvassa.
veden ultraäänenpoisto (5 sekuntia)
Ravistettu öljy sisältää suuren määrän ripustettuja kuplia tai vaahtoa. Erityisesti jäähdytysvoissa tämä on ongelma. Siellä kaasukuplat edistävät kavitaatiosta aiheuttamaa kulumista pumpuissa tai suuttimissa. Alla oleva edistymiskuva näyttää ultraääni defoaming-vaikutuksen.
Ultraäänikaasunpoisto: Kiinnitetyt kaasukuplat poistetaan öljystä ultraäänellä UP400St
Sonikaatio tuottaa pieniä tyhjiökuplia kirkkaassa, vankkuvassa vedessä. Nämä kuplat täyttyvät liuenneella kaasulla, joka siirtyy kupliin. Näin ollen kuplat kasvavat ja liikkuvat ylöspäin. Kaasunpoistovaikutus näkyy hyvin missä tahansa läpikuultavassa nesteessä.
Koska ultraääni parantaa pienten riippukuplien nousua nestemäiseen pintaan, se lyhentää myös kuplan ja nesteen välistä kosketusaikaa. Tästä syystä se rajoittaa kaasun liukenemista kuplasta myös nesteeseen. Tämä on erityisen tärkeää korkeamman viskositeetin nesteille, kuten öljyille tai tiineille. Koska kuplien on siirryttävä nestemäiseen pintaan, ultraäänikaasunpoisto toimii paremmin, jos säiliö on matala niin, että aika pinnalle on lyhyempi.
Näkyvien vaikutusten lisäksi
Kaasunpoistotehosteiden mittaaminen silmämääräisesti on tarkkuudessa rajallista. Kaasupitoisuuden mittaukset ovat tarkempi tapa kertoa ultraäänikaasunpoistotehokkuudesta.
Nesteet sisältävät tietyn määrän liuennutta kaasua. Kaasun pitoisuus riippuu tekijöistä, kuten lämpötilasta, ympäristön paineesta tai nesteen ravistelusta. Jatkuvissa olosuhteissa kaasupitoisuus lähestyy tasapainoa. Ultraäänikaasunpoisto muuttaa olosuhteita, koska neste altistuu matalapainekuplille ja ravistelulle. Siksi ultrasonication laskee nesteen kaasupitoisuuden alle tasapainotason.
Kun sonikaatio pysähtyy ja alkuolosuhteet uusiutuvat, kaasupitoisuus lähestyy hitaasti alkuperäistä tasapainotasoa uudelleen, ellei nestettä altista kaasulle esimerkiksi suljetussa pullossa. Koska kaasun liukeneminen nesteeseen on melko hidasta, on mahdollista työskennellä matalan kaasun nesteen kanssa sonikoinnin jälkeen. Alla oleva kaavio havainnollistaa tätä vaikutusta.
Kuva ultraäänikaasunpoistosta
Degassing ennen emulgointia ja dispergoitumista
Ultraäänikaasunpoisto voi parantaa dispersiot ja emulsiot.
Ongelma
Usein emulsiot ja dispersiot sisältävät pinta-aktiivisia aineita niiden vakauden lisäämiseksi. Pinta-aktiiviset aineet estävät dispergoituneen materiaalin kosketuksen ja yhteenkytkemisen tai taajaman nestemäisessä vaiheessa. Tätä varten pinta-aktiiviset aineet muodostavat kerroksen jokaisen hiukkasen ympärille. Samat pinta-aktiiviset aineet voivat myös kapseloida kaasukuplia, jotka on ripustettu nestefaasiin. Tällaiset stabiloituneet kuplat voivat osoittautua erittäin kestäneksi. Stabiloituneet kuplat kuluttavat pinta-analyyttiä, heikentävät emulsion tai dispersion laatua ja voivat tuottaa epäsäännöllisiä lukemia hiukkaskokoa mitattaessa.
Ratkaisu
Stabiloitujen kaasukuplien ongelman vähentämiseksi nesteet on kaasutettava sonikaatiolla. Ennen dispergointivaiheen, kuten öljyn tai jauheen, lisäämistä neste sonitoidaan, kunnes syntyvien kuplien määrä pienentyy. Kun sekoitat muita materiaaleja, vältä uusien kuplien tai pyörteen syntymistä sekoittaen. Tämä lisäisi kaasupitoisuutta nopeasti.
Hiilidioksidin pakottaminen ulos
Kaasunpoiston vaikutusta käytetään pullotettujen tölkkien ja pulloiden vuotojen testaamiseen, kuten kolaattiin, soodaan tai oluen. Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja pullovuototestauksesta.
Ultraäänenpoisto lyhyesti
Nesteiden ultraäänikaasunpoisto toimii paremmin, kun käytät seuraavaa asennusta.
- Levitä matalaa tai kohtalaista ultraäänia amplitudia!
- Käytä sonotrodeja, joiden pinta-ala on suuri, esim.
- Anna matalapaine tai tyhjiö nestemäisen pinnan yläpuolelle!
- Kuumenna neste viskositeetin vähentämiseksi!
- Käytä matalaa säiliötä kaasun erottamiseen sonikoinnin aikana tai sen jälkeen!
- Vältä turbulenttia kiihtymystä, jotta kaasukuplat voivat liikkua ylöspäin!
Ultraäänikaasunpoistoa voidaan käyttää erätilassa tai inline-tilassa. Jos kyseessä on inline-käyttö, on asennettava kaasun tyhjennysputki ja levitetään kaasupumppu.