התפוררות קולית: הרטבה, המסה, פיזור
אינטגרטורים קוליים נמצאים בשימוש נרחב כדי להרטיב, לפזר או להמיס חלקיקים ואבקות לתוך נוזלים. אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים יוצר כוחות גזירה אינטנסיביים, אשר שוברים ומנפצים אגרגטים, אגרגטים וחלקיקים ראשוניים לגודל מיקרוסקופי או ננו. עיבוד החלקיקים האחיד בשדה הקוויטציה האקוסטית גורם לפיזור חלקיקים צר ולמשטח חלקיקים אחיד.
משלבים קוליים והיישומים שלהם
מפרקים על-קוליים מספקים כוחות גזירה אינטנסיביים, אשר יוצרים את ההשפעה הנדרשת על מוצקים כגון חלקיקים, גבישים וסיבים כדי לשבש אותם ולפרק אותם לגודל ממוקד, למשל מיקרון או גודל ננו. בהשוואה לשיטות פירוק חלופיות כגון מערבלי להבים בעלי גזירה גבוהה, הומוגנייזרים בלחץ גבוה, טחנות חרוזים, מיקרופלואייזרים וכו ', מפרקים קוליים מציעים כמה יתרונות עיקריים.
היתרונות של disintegrators קולי
- קוויטציה וגזירה בעוצמה גבוהה
- עיבוד חלקיקים אחיד
- ריכוזים מוצקים גבוהים
- ללא חרירים / ללא סתימות
- אין צורך באמצעי כרסום (כלומר חרוזים)
- מדרגיות ליניארית
- קל & הפעלה בטוחה
- קל לניקוי
- זמן- & חסכוני באנרגיה
כורי זרימה על-קוליים לייצור תעשייתי מוטבע של תרחיפים ננו-חלקיקים.
המערבולות הגבוהות הנוצרות על ידי אולטרה-סוניקציה מגדילות את העברת המסה בין השלבים ומעודדות ובכך המסה של אבקות או תגובות כימיות הטרוגניות. זה הופך את המפרקים האולטרסוניים לכלי המועדף להגברת תהליכים כגון כרסום, פיזור, תחליב והתמוססות.
קרא עוד על התעצמות קולית של תגובות כימיות (סונוכימיה)!
יישומים של Disintegrators קולי
- כרסום & שחיקה
- deagglomeration & פיזור
- תחליב
- המסת אבקות
- שיפור העברת ההמונים
- תגובות סונוכימיות
מפרקים אולטראסוניים להקטנת גודל חלקיקים
דיסאינטגרטורים על-קוליים משמשים להקטנת גודל חלקיקים ופיזור חלקיקים, כאשר משמעות הדבר היא חיבור אמיתי של חלקיקים ראשוניים (המכונה כרסום) או שבירה של אגלומרטים (המכונה deagglomeration / פיזור).
התפלגות גודל חלקיקים ותמונות SEM של Mg2Si לפני ואחרי כרסום על-קולי (UM). (א) התפלגות גודל חלקיקים; (ב) תמונת SEM לפני כרסום על-קולי; (c) תמונת SEM לאחר כרסום על-קולי ב-50% PVP – 50% EtOH למשך שעתיים.
מקור: Marquez-Garcia et al. 2015
משלבים קוליים לכרסום; & שחיקה
קוויטציה הנוצרת באופן אולטרה-סוני יוצרת כוחות גזירה אינטנסיביים ובכך קשורה להתנגשות בין-פרטיקולרית. המוצקים בבוץ פועלים כמצע כרסום (בדומה לחרוזים או פנינים בטחנת חרוזים/פנינים): הם מואצים על ידי זרמי הנוזל הקוויטציוניים, המשיגים בקלות מהירויות של עד 180 מטר לשנייה. כאשר החלקיקים פוגעים זה בזה במהירות כה עצומה, הם נשברים ומתנפצים לרסיסים בגודל מיקרון וננומטר. מפרקים קוליים יכולים אפילו לשבור חלקיקים ראשוניים. כורי תאי זרימה על-קוליים מבטיחים טיפול אחיד בכל החלקיקים, כך שכרסום על-קולי גורם לפיזור גודל חלקיקים צר.
לחץ כאן כדי ללמוד עוד על כרסום קולי!
מפרקים קוליים עבור deagglomeration & פיזור
פרמטרים של תהליכים על-קוליים יכולים להיות נשלטים בצורה מדויקת מאוד, כך שמפרקים על-קוליים יכולים לטחון חלקיקים ראשוניים כאשר מופעלים אמפליטודות גבוהות ולחץ מוגבר. מצד שני, מערכות התפוררות קוליות יכולות להיות מופעלות גם באמפליטודות נמוכות יותר ובתנאים מתונים יותר, כך שמבנה החלקיקים ופני השטח נשארים שלמים, אך האגלומרטים מתפרקים והחלקיקים הבודדים מופצים באופן אחיד בתרחיף.
לחץ כאן כדי ללמוד עוד על פירוק קולי ופיזור!
דיסאינטגרטורים על-קוליים לתחליב
כאשר שני נוזלים בלתי ניתנים לערבוב (למשל, מים ושמן) עוברים סוניקציה, הקוויטציה העל-קולית משבשת את הטיפות – הפקת טיפות קטנות מאוד של שני השלבים הבלתי ניתנים להפרעה, אשר לאחר מכן מעורבבים יחד. מכיוון שמפרקים על-קוליים מייצרים בקלות טיפות בגודל ננומטרי, תחליבים על-קוליים מיוצבים מפגינים יציבות לטווח ארוך ומראה שקוף וברור.
לחץ כאן כדי לקרוא עוד על ננו-תחליב על-קולי!
מפרקים קוליים להמסת
משלבים קוליים משמשים להמסת אבקה וטבליות בהליך מהיר, קל ובטוח. קוויטציה הנוצרת באולטרסאונד שוחקת את פני השטח של מוצקים ומעבירה את השברים הנשחקים לתוך הנוזל ובכך מייצרת תמיסה הומוגנית.
בתעשיית התרופות, המסת טבליות היא משימה יומיומית, למשל למטרות אנליטיות. כאשר הטבליות נחשפות לסביבה מימית, הטבליה מתמוססת לאט בתהליך שלוקח זמן רב. אפילו עם השימוש של מערבל נפוץ או מסית להב, פירוק מלא של טבליות נשאר זמן רב. קוויטציה על-קולית וכוחות הגזירה האינטנסיביים במיוחד שלה מנתקים את החלקיקים מהטאבלט ומעבירים אותם לתוך המדלל, ובכך שומרים על מעבר המסה בין משטח הלוח לדילול טרי ובלתי רווי ברציפות. זה עושה המסה קולית תהליך מהיר מאוד ויעיל, אשר מסייע להאיץ את פירוק סמים.
לחצו כאן כדי לקרוא עוד על המסה אולטראסונית!
כיצד פועל מפרק מכני?
מפרקים במעבדה על-קולית משתמשים באותו עיקרון מכני כמו מפרקים תעשייתיים. מערכות ערבוב דיסאינטגרטור מפוררות אגרגטים ואגרגטים, מסיסות חומר מוצק או מפזרות חלקיקים מוצקים בתערובות נוזליות. התפוררות קולית משלבת בדיקה קולית בעוצמה גבוהה במיכל אצווה או בכור תאי זרימה בשורה. הגשושית (סונוטרודה) של המפרק העל-קולי רוטטת בנוזל בתדר גבוה מאוד ויוצרת קוויטציה על-קולית אינטנסיבית בנוזל. כל קריסת בועת קוויטציה גורמת לכוחות גזירה חזקים, ששוברים אגרגטים, אגרגטים ואפילו חלקיקים ראשוניים. כמו כן, קוויטציה קולית מייצרת סטרימינג קוויטציוני במהירות גבוהה עם עד 1000 קמ"ש. סילוני הנוזל הקוויטציוניים פוגעים באגלומרטים של חלקיקים, קורעים את דפנות התא, משפרים את העברת החומר בתוך הבוצה ומפזרים מוצקים לאורך נפח הנוזל. בשדה הקוויטציה העל-קולי, לחצים מתחלפים במהירות ובאופן חוזר ונשנה בין ואקום ועד 1000bar. מיקסר סיבובי עם 4 להבי מיקסר יצטרך לפעול במהירות מדהימה של 300,000 סל"ד כדי להשיג את אותה תדירות של מחזורי לחץ לסירוגין. מערבלים סיבוביים קונבנציונליים ומיקסרים רוטור-סטטור אינם יוצרים כמות משמעותית של קוויטציה בגלל מגבלתם במהירות.
מתעניינים בסינתזה מלמטה למעלה של ננו-חלקיקים? – לחצו כאן לקריאה נוספת!
מפרק אולטראסוני UIP2000hdT לפיזור חלקיקים בכור נירוסטה
מעבדה Ultrasonic Disintegrators
מכשירים קוליים מסוג בדיקה הם כלי שימושי מאוד בכל מעבדה. בדיקה על-קולית (ידועה גם בשם סונוטרודה) היא גיאומטריה פשוטה ומוט טיטניום קל לניקוי המשלב תנודות על-קוליות לנוזל. Hielscher עושה בדיקות קולי טיפים במגוון רחב של גדלים. עבור ההתפוררות הנפוצה ביותר של מוצקים במעבדה, בדיקות קוליות בקוטר 3, 7, 14 או 22 מ"מ הן שימושיות מאוד. גדלים אחרים של בדיקות וגשושיות על-קוליות בגודל מותאם אישית זמינים. התקנים קוליים טיפוסיים להתפוררות מעבדה נעים בין 100 ל -400 וואט כוח קולי.
משלבים קוליים תעשייתיים
Hielscher תעשייתי disintegrators הם מעבדים קוליים כוח גבוה המיועדים התפוררות מתמשכת כבדה של זרמי slurry גדולים. מערכות תעשייתיות אלה יכולות להתמודד בקלות עם ריכוזים מוצקים גבוהים. בדיקות קוליות תעשייתיות מצוידות באוגן שניתן להתקין על מיכלי פלדה, כורי זכוכית או מיכלי פלסטיק בכל כיוון. הפעלת לחץ על כלי הסוניקציה או תא הזרימה מעצימה את הקוויטציה האקוסטית ובכך את תהליך הסוניקציה. ציוד התפוררות תעשייתי אולטראסוני טיפוסי נע בין 1000 ל -16,000 וואט של כוח קולי לכל סונוטרודה.
תעשיות, שבהן התפוררות קולית נמצאת באופן נרחב:
- פיזור, המסה, ערבוב של פורמולציות מוצקות/נוזליות
- מדע החומרים
- הכנת דגימה לפני ניתוח
- יישומי ננו-חלקיקים
- פונקציונליזציה של חלקיקים
- תגובות העברת פאזה
- התגבשות / משקעים
- עיבוד מזון
- תעשיית הנייר
- עיכול ביומסה
איך לקנות את האינטגרטור האולטרסוני הנכון?
Hielscher Ultrasonics הוא יצרן מנוסה מזה זמן רב של מפרקים קוליים בעלי ביצועים גבוהים, המשמשים לפיזור ושבירת חלקיקים או להמיס אבקות בנוזלים. כמובילת שוק, Hielscher מתכננת, מייצרת ומפיצה מפרקים קוליים והומוגנייזרים ממעבדה וספסל עד בקנה מידה תעשייתי מלא.
אנו עוזרים לך לענות על השאלות הבאות על מנת למצוא את מפרק קולי המתאים ביותר עבור היישום שלך ואת הצרכים:
- מהו יישום היעד שלך?
- מהו נפח טיפוסי שיש לעבד?
- מהם הגורמים הקריטיים בתהליך?
- מהם תקני האיכות, שיש להשיג?
הצוות המיומן והמנוסה שלנו יסייע לכם בכל שאלה ובתפיסת התהליך שלכם. Hielscher Ultrasonics מציעה ייעוץ מעמיק על תהליכים קוליים כדי לעזור ללקוחותינו למצוא את המכשיר קולי אופטימלי. אבל השירות של Hielscher לא נגמר כאן, אנו מכשירים לקוחות או במתקנים שלהם או במעבדת התהליך הקולי שלנו ובמרכז הטכני כדי לסייע להם במהלך פיתוח תהליכים, אופטימיזציה והרחבה.
Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים מספקים בקלות אמפליטודות גבוהות מאוד, הנדרשות כדי לשבור חלקיקים קשים ואגרומרטים או לעבד slurries עם ריכוז מוצק גבוה. ניתן להפעיל מפרקים תעשייתיים של Hielscher עם אמפליטודות של עד 200μm ברציפות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. אביזרים נוספים כגון קרני הגברה, תאי זרימה, כורי סוניקציה ומערכי מחזור מלאים זמינים בקלות ומאפשרים להגדיר את המערכת העל-קולית שלך המוגדרת לדרישות התהליך שלך.
מפרקים וממיסים על-קוליים מתוחכמים
Hielscher Ultrasonics מתמקדת במפרקים בעלי ביצועים גבוהים עם ידידותיות למשתמש הגבוהה ביותר והתקדמות טכנית עדכנית. משמעות הדבר היא כי הסטנדרטים של מפרקים מעבדה Hielscher להסתגל יותר ויותר לאינטליגנציה של מכונות תעשייתיות. המשתמש יכול לשלוט באולטרסוניקטורים הדיגיטליים של Hielscher באמצעות שלט רחוק של דפדפן. תוכנת הקלטת הנתונים האוטומטית כותבת את כל הפרמטרים האולטרסוניים החשובים כגון כוח נטו, כוח כולל, משרעת, טמפרטורה, לחץ, שעה ותאריך כקובץ CSV בכרטיס SD מובנה. יתר על כן, ניתן לתכנת את המפרק העל-קולי לכיבוי אוטומטי לאחר זמן מוגדר או כניסת אנרגיה ספציפית או לתכנת מצבי סוניקציה פועמים. חיישני טמפרטורה ולחץ הניתנים לחיבור מאפשרים מעקב קפדני אחר תנאי הדגימה. מכיוון שבקרת טמפרטורה של חומרים רגישים לחום היא גורם מכריע לאיכות תוצאות התהליך, Hielscher מציעה פתרונות שונים לשמירה על טמפרטורת התהליך בטווח טמפרטורות היעד.
הפונקציות המתוחכמות של אולטרסוניקטורים Hielscher מבטיחות את בקרת התהליך הגבוהה ביותר, תוצאות סוניקציה אמינות וניתנות לשחזור, ידידותיות למשתמש ונוחות עבודה.
Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. היכולת להריץ אמפליטודות כה גבוהות מאפשרת ללקוחותינו לטחון חלקיקים ראשוניים ביעילות לגודל ננומטרי. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
קראו עוד על המסה וממיסים אולטראסוניים!
איכות – תוצרת גרמניה
כעסק בבעלות משפחתית ומשפחתית, Hielscher מתגאה באיכות הגבוהה של המעבדים הקוליים שלה. כל האולטרה-סוניקטורים מתוכננים, מיוצרים ונבדקים במטה שלנו בטלטוב ליד ברלין, גרמניה. החוסן של הציוד הקולי של Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בחובה כבדה ובסביבות תובעניות.
אתה יכול לקנות Hielscher קולי disintegrators בכל הגדלים השונים ואת טווח המחירים מציע ultrasonicator במחיר סביר התואם את התקציב שלך. מהתפוררות חלקיקים בבקבוקוני מעבדה קטנים ועד התפוררות זרימה מתמשכת של תרחיפים בייצור תעשייתי, Hielscher Ultrasonics יש מפרק מתאים בשבילך! אנא צרו איתנו קשר – אנו שמחים להמליץ לך על Ultrasonicator המתאים ביותר!
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:
| נפח אצווה | קצב זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500 מ"ל | 10 עד 200 מ"ל/דקה | UP100H |
| 10 עד 2000 מ"ל | 20 עד 400 מ"ל/דקה | UP200Ht, UP400ST |
| 00.1 עד 20 ליטר | 00.2 עד 4L/דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10 ליטר/דקה | UIP4000hdT |
| נ.א. | 10 עד 100 ליטר/דקה | UIP16000 |
| נ.א. | גדול | אשכול של UIP16000 |
צרו קשר! / שאל אותנו!
ספרות / מקורות
- 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.