Ultraääni hajoaminen: kostutus, liukeneminen, dispergointi
Ultraääniintegraattoreita käytetään laajalti hiukkasten ja jauheiden kostuttamiseen, hajottamiseen tai liuottamiseen nesteiksi. Korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteet luovat voimakkaita leikkausvoimia, jotka rikkovat ja hajottavat aggregaatit, agglomeraatit ja primaariset hiukkaset mikroskooppiseen tai nanokokoon. Yhtenäinen hiukkasten käsittely akustisessa kavitaatiokentässä johtaa kapeaan hiukkasjakaumaan ja yhtenäiseen hiukkaspintaan.
Ultraäänihajotusaineet ja niiden sovellukset
Ultraäänihajoamisaineet tuottavat voimakkaita leikkausvoimia, mikä luo tarvittavan vaikutuksen kiintoaineisiin, kuten hiukkasiin, kiteisiin ja kuituihin, niiden häiritsemiseksi ja hajottamiseksi kohdennettuun kokoon, esimerkiksi mikroni- tai nanokokoon. Verrattuna vaihtoehtoisiin hajoamismenetelmiin, kuten korkean leikkausterän sekoittimiin, korkeapainehomogenisaattoreihin, helmimyllyihin, mikrofluidisaattoreihin jne., Ultraäänihajotusaineet tarjoavat joitakin merkittäviä etuja.
Ultraäänihajotusaineiden edut
- Korkean intensiteetin kavitaatio ja leikkaus
- Yhtenäinen hiukkasten käsittely
- Korkeat kiintoainepitoisuudet
- Ei suuttimia / ei tukkeutumista
- Jyrsintäainetta (helmiä) ei tarvita
- lineaarinen skaalautuvuus
- helppo & turvallinen käyttö
- Helppo puhdistaa
- Aika- & energiatehokas
Ultraääni läpivirtausreaktorit nanohiukkaslietteen teolliseen inline-tuotantoon.
Ultrasonicationin aiheuttamat korkeat turbulenssit lisäävät massansiirtoa vaiheiden välillä ja edistävät siten jauheiden tai heterogeenisten kemiallisten reaktioiden liukenemista. Tämä tekee ultraäänihajotusaineista edullisen työkalun tehostamaan prosesseja, kuten jyrsintää, dispergointia, emulgointia ja liuottamista.
Lue lisää kemiallisten reaktioiden ultraäänitehostumisesta (sonokemia)!
Ultraäänihajotusaineiden sovellukset
- Jyrsintä & jauhaminen
- deagglomeraatio & hajonta
- Emulgoituminen
- Jauheiden liuottaminen
- Massansiirron parantaminen
- Sonokemialliset reaktiot
Ultraääni hajoamisaineet hiukkaskoon pienentämiseksi
Ultraäänihajoamisaineita käytetään hiukkasten koon pienentämiseen ja hiukkasten jakautumiseen, mikä tarkoittaa primaaristen hiukkasten todellista hienontamista (kutsutaan jyrsinnäksi) tai agglomeraattien rikkoutumista (kutsutaan deagglomeraatioksi / dispersioksi).
Hiukkaskokojakauma ja SEM-kuvat Mg2Si: stä ennen ultraäänijyrsintää (UM) ja sen jälkeen. a) hiukkaskokojakauma; b) SEM-kuva ennen ultraäänijyrsintää; c) SEM-kuva ultraäänijyrsinnän jälkeen 50% PVP–50% EtOH: ssa 2 tunnin ajan.
lähde: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultraääni hajoamisaineet jyrsintään & jauhaminen
Ultraäänellä tuotettu kavitaatio luo voimakkaita leikkausvoimia ja siten niihin liittyviä erityisiä törmäyksiä. Lietteen kiinteät aineet toimivat jyrsintäväliaineena (verrattavissa helmi- / helmimyllyn helmiin tai helmiin): Niitä kiihdyttävät kavitaationestevirrat, jotka saavuttavat helposti jopa 180 m / s nopeuden. Kun hiukkaset osuvat toisiinsa niin valtavalla nopeudella, ne hajoavat ja hajoavat mikroni- ja nanokokoisiksi palasiksi. Ultraäänihajotusaineet voivat jopa rikkoa primaarisia hiukkasia. Ultraäänivirtaussolureaktorit varmistavat kaikkien hiukkasten tasaisen käsittelyn siten, että ultraäänijyrsintä johtaa kapeaan hiukkaskokojakaumaan.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänijyrsinnästä!
Ultraäänihajotusaineet deagglomeraatiota varten & hajonta
Ultraääniprosessiparametreja voidaan hallita hyvin tarkasti, jotta ultraäänihajotusaineet voivat jyrsiä primaarisia hiukkasia, kun käytetään suuria amplitudit ja kohonnut paine. Toisaalta ultraäänihajoamisjärjestelmiä voidaan käyttää myös pienemmillä amplitudilla ja lievemmillä olosuhteilla siten, että hiukkasrakenne ja pinta pysyvät ehjinä, mutta agglomeraatit hajoavat ja yksittäiset hiukkaset jakautuvat tasaisesti lietteeseen.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänideagglomeraatiosta ja dispersiosta!
Ultraääni hajoamisaineet emulgointia varten
Kun kaksi sekoittumatonta nestettä (esim. vesi ja öljy) sonikoidaan, ultraäänikavitaatio häiritsee pisaroita – tuottaa hyvin pieniä pisaroita kahdesta sekoittumattomasta faasista, jotka sitten sekoitetaan keskenään. Koska ultraäänihajoamisaineet tuottavat helposti nanokokoisia pisaroita, stabiloiduilla ultraääniemulsioilla on pitkäaikainen stabiilisuus ja selkeä läpinäkyvä ulkonäkö.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää ultraääninanoemulgoinnista!
Ultraääni hajoavat aineet liuottamiseen
Ultraäänihajoamisaineita käytetään jauheen ja tablettien liuottamiseen nopeassa, helpossa ja turvallisessa menettelyssä. Ultraäänellä tuotettu kavitaatio heikentää kiinteiden aineiden pintaa ja kuljettaa eroosiot nesteeseen tuottaen siten homogeenisen liuoksen.
Lääketeollisuudessa tablettien liuottaminen on päivittäinen tehtävä esimerkiksi analyysitarkoituksiin. Kun tabletit altistetaan vesipitoiselle ympäristölle, tabletti liukenee hitaasti hyvin aikaa vievässä prosessissa. Jopa käytettäessä tavallista sekoitinta tai teräsekoitinta, tablettien täydellinen liukeneminen on edelleen aikaa vievää. Ultraäänikavitaatio ja sen poikkeuksellisen voimakkaat leikkausvoimat irrottavat hiukkaset tabletista ja kuljettavat ne laimennusaineeseen, jolloin massansiirto tabletin pinnan ja tuoreen, tyydyttymättömän laimennusaineen välillä on jatkuvasti käynnissä. Tämä tekee ultraääniliuotuksesta erittäin nopean ja tehokkaan prosessin, joka auttaa nopeuttamaan lääkkeen liukenemista.
Klikkaa tästä lukeaksesi lisää ultraääniliuottamisesta!
Kuinka mekaaninen hajotusaine toimii?
Ultraäänilaboratorion hajoamisaineet käyttävät samaa mekaanista periaatetta kuin teolliset hajoamisaineet. Disintegrator-sekoitusjärjestelmät hajottavat agglomeraatteja ja aggregaatteja, liuottavat kiinteää ainetta tai hajottavat kiinteät hiukkaset nestemäisiin seoksiin. Ultraäänihajoaminen sisältää korkean intensiteetin ultraäänianturin eräsäiliössä tai in-line-virtaussolureaktorissa. Ultraäänihajotusaineen koetin (sonotrode) värähtelee nesteessä erittäin korkealla taajuudella ja luo voimakkaan ultraäänikavitaation nesteeseen. Jokainen kavitaatiokuplan romahtaminen johtaa voimakkaisiin leikkausvoimiin, jotka rikkovat agglomeraatteja, aggregaatteja ja jopa primaarisia hiukkasia. Myös ultraäänikavitaatio tuottaa nopeaa kavitaatiovirtausta jopa 1000 km / h. Kavitaationestesuihkut vaikuttavat hiukkasten agglomeraatteihin, rikkovat soluseinät, parantavat materiaalin siirtoa lietteessä ja hajottavat kiintoaineita koko nestetilavuuteen. Ultraäänikavitaatiokentässä paineet vaihtelevat nopeasti ja toistuvasti tyhjiön ja jopa 1000 barin välillä. Pyörivän sekoittimen, jossa on 4 sekoittimen terää, olisi toimittava huikealla 300 000 kierroksella minuutissa saavuttaakseen saman vaihtuvien painesyklien taajuuden. Tavanomaiset pyörivät sekoittimet ja roottori-staattorisekoittimet eivät aiheuta merkittävää kavitaatiota niiden nopeuden rajoituksen vuoksi.
Ultraääni hajoaja UIP2000hdT hiukkasdispersiot ruostumattomasta teräksestä valmistetussa reaktorissa
Laboratorion ultraäänihajotusaineet
Koetintyyppiset ultraäänilaitteet ovat erittäin hyödyllinen työkalu jokaisessa laboratoriossa. Ultraäänianturi (tunnetaan myös nimellä sonotrode) on yksinkertainen geometria ja helposti puhdistettava titaanitanko, joka yhdistää ultraäänivärähtelyt nesteeseen. Hielscher valmistaa ultraääniantureita ja vinkkejä monenlaisissa kokoluokissa. Yleisimmässä kiinteiden aineiden hajoamisessa laboratoriossa ultraäänianturit, joiden kärjen halkaisija on 3, 7, 14 tai 22 mm, ovat erittäin hyödyllisiä. Muita anturikokoja ja mukautetun kokoisia ultraääniantureita on saatavana. Tyypilliset ultraäänilaitteet laboratorion hajoamiseen vaihtelevat välillä 100 - 400 wattia ultraäänitehoa.
Teolliset ultraäänihajotusaineet
Hielscherin teolliset hajoamisaineet ovat suuritehoisia ultraääniprosessoreita, jotka on suunniteltu suurten lietevirtojen raskaaseen jatkuvaan hajoamiseen. Nämä teollisuusjärjestelmät pystyvät helposti käsittelemään suuria kiintoainepitoisuuksia. Teollisuuden ultraäänianturit on varustettu laipalla, joka voidaan asentaa terässäiliöihin, lasireaktoreihin tai muovisäiliöihin missä tahansa suunnassa. Sonikaatioastian tai virtaussolun paineistaminen tehostaa akustista kavitaatiota ja siten sonikaatioprosessia. Tyypilliset ultraääniteollisuuden hajoamislaitteet vaihtelevat välillä 1000 - 16 000 wattia ultraäänitehoa sonotrodia kohti.
Toimialat, joissa ultraäänihajoaminen on laajalti havaittavissa:
- Kiinteiden ja nestemäisten formulaatioiden dispergointi, liuottaminen, sekoittaminen
- Materiaalitiede
- Näytteen valmistelu ennen analyysiä
- Nanohiukkasten sovellukset
- hiukkasten funktionalisointi
- Faasinsiirtoreaktiot
- Kiteytyminen / saostuminen
- elintarvikkeiden jalostus
- Paperiteollisuus
- biomassan mädätys
Miten ostaa oikea ultraäänihajotin?
Hielscher Ultrasonics on pitkäaikainen kokenut korkean suorituskyvyn ultraäänihajotusaineiden valmistaja, joita käytetään hiukkasten hajottamiseen ja hajottamiseen tai jauheiden liuottamiseen nesteisiin. Markkinajohtajana Hielscher suunnittelee, valmistaa ja jakelee ultraäänihajotusaineita ja homogenisaattoreita laboratoriosta ja penkistä täyteen teolliseen mittakaavaan.
Autamme sinua vastaamaan seuraaviin kysymyksiin löytääksesi sopivimman ultraäänihajotusaineen sovellukseesi ja tarpeisiisi:
- Mikä on kohdesovelluksesi?
- Mikä on tyypillinen määrä, joka on käsiteltävä?
- Mitkä ovat prosessin kriittiset tekijät?
- Mitkä ovat laatustandardit, jotka on täytettävä?
Hyvin koulutettu ja kokenut henkilökuntamme auttaa sinua kaikissa kysymyksissä ja prosessisi suunnittelussa. Hielscher Ultrasonics tarjoaa perusteellista konsultointia ultraääniprosesseista auttaakseen asiakkaitamme löytämään optimaalisen ultraäänilaitteen. Mutta Hielscherin palvelu ei pääty tähän, koulutamme asiakkaita joko heidän tiloissaan tai ultraääniprosessilaboratoriossamme ja teknisessä keskuksessamme auttamaan heitä prosessin kehittämisen, optimoinnin ja laajentamisen aikana.
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit tuottavat helposti erittäin korkeat amplitudit, joita tarvitaan kovien hiukkasten ja agglomeraattien murtamiseen tai korkean kiinteän pitoisuuden omaavien lietteiden käsittelyyn. Hielscherin teollisia hajoamisaineita voidaan käyttää jopa 200 μm: n amplitudilla jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Muita lisävarusteita, kuten tehostesarvet, virtaussolut, sonikaatioreaktorit ja täydelliset kierrätysasetukset, ovat helposti saatavilla ja mahdollistavat ultraäänijärjestelmän määrittämisen prosessivaatimusten mukaan.
Hienostuneet ultraäänihajotusaineet ja liuottimet
Hielscher Ultrasonics keskittyy korkean suorituskyvyn hajoamisaineisiin, joilla on korkein käyttäjäystävällisyys ja huipputekninen kehitys. Tämä tarkoittaa, että Hielscherin laboratorion hajoamisaineiden standardit mukautuvat yhä enemmän teollisuuskoneiden älykkyyteen. Käyttäjä voi ohjata Hielscherin digitaalisia ultraäänilaitteita selaimen kaukosäätimellä. Automaattinen tietojen tallennusohjelmisto kirjoittaa kaikki tärkeät ultraääniparametrit, kuten nettoteho, kokonaisteho, amplitudi, lämpötila, paine, aika ja päivämäärä CSV-tiedostona sisäänrakennetulle SD-kortille. Lisäksi ultraäänihajotusaine voidaan ohjelmoida automaattiseen sammutukseen määrätyn ajan kuluttua tai tietyn energian syötön tai ohjelman sykkivien sonikaatiotilojen jälkeen. Kytkettävät lämpötila- ja paineanturit mahdollistavat näyteolosuhteiden tarkan seurannan. Koska lämpöherkkien materiaalien lämpötilan säätö on ratkaiseva tekijä prosessitulosten laadun kannalta, Hielscher tarjoaa erilaisia ratkaisuja prosessilämpötilan pitämiseksi tavoitelämpötila-alueella.
Hielscher-ultraäänilaitteiden hienostuneet toiminnot takaavat korkeimman prosessinhallinnan, luotettavat ja toistettavat sonikaatiotulokset, käyttäjäystävällisyyden ja työmukavuuden.
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja. Kyky käyttää näin suuria amplitudit antaa asiakkaillemme mahdollisuuden jyrsiä primäärihiukkasia tehokkaasti nanokokoisiksi. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Lue lisää ultraääniliuoksista ja liuottimista!
laatu – Valmistettu Saksassa
Perheyrityksenä ja perheyrityksenä Hielscher on ylpeä ultraääniprosessoriensa korkeasta laadusta. Kaikki ultraäänilaitteet suunnitellaan, valmistetaan ja testataan pääkonttorissamme Teltowissa lähellä Berliiniä, Saksassa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Voit ostaa Hielscherin ultraäänihajoamisaineita kaikissa erikokoisissa ja hintaluokka tarjoaa edullisen ultraäänilaitteen, joka vastaa budjettiasi. Hiukkasten hajoamisesta pienissä laboratoriopulloissa lietteen jatkuvaan virtauksen hajoamiseen teollisessa tuotannossa, Hielscher Ultrasonicsilla on sinulle sopiva hajoamisaine! Ota yhteyttä – Olemme iloisia voidessamme suositella sinulle sopivinta ultraäänilaitetta!
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!
Suuritehoiset ultraäänihomogenisaattorit alkaen laboratorio jotta lentäjä ja teollinen mittakaava.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.