סודה מינרליים הוא התגובה של פחמן דו-חמצני עם מינרלים אלקליין כגון סידן או מגנזיום אוקסיד. סודה סלעים משמש לייצור תעשייתי של חלקיקים מוצקים בתחומי הפארמצבטיקה, פולימר תעשיית הדשנים, כמו גם עבור קיבוע פחמן בחומרים אלקליין. טיפול חלקיקים ידי אולטרסאונד כוח נמצא כאמצעי מוצלח של התעצמות תהליך ותוצאת מרת סודה גבוהה ומהירות תגובה מהירה.

Carbonation מינרליים: תהליך ומגבלות

עבור סודה, חומרים טבעיים ופסולת הם מוגזים בשל נוכחותם של תחמוצות אלקליין והידרוקסידים או סיליקטים בהרכב שלהם. תהליך הסודה מורכב משלבי התגובה הבאים:

שלבים של סודה מינרליים

עבור תגובת סודת החלקיקים חייבים להיות זמינים עבור ריאגנטים. משמעות דבר היא משטח חלקיקים גבוה ללא שכבות passivating נדרש כדי לשפר את תהליך הסודה.
ההיווצרות של שכבת קרבונט עבה ודחוסה יותר ויותר סביב ליבת unreacted מתכווצת של החלקיק המוצק יוצרת שלושה צעדים להגבלת שיעור:

• הידרציה של תחמוצות / סיליקטים;
• שטיפת קטיונים; ו
• דיפוזיה לאזור התגובה.

כדי לשפר את תהליך הסודה, המגבלות האלה צריכים להתגבר על ידי טכנולוגיה וסיוע בתהליך. אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יושם בהצלחה כטכנולוגיה התעצמות תהליך שיפור שיעור סודה ואת מהירות התגובה.

פתרון: Carbonation אולטרסאונד

על ידי קבוצת המחקר של לובן מהאוניברסיטה Katholieke בבלגיה, “אולטרסאונד הוכח להיות כלי שימושי פוטנציאלי עבור התעצמות תהליכי סודה מינרליים. בשל ערבוב משופר, שבירת חלקיקים והסרת שכבות passivating סידן פחם ניתן היה להאיץ את קינטיקה התגובה ולהשיג מידת סודה גדולה בזמנים קצרים. יתר על כן, בשילוב עם יוני מגנזיום בתמיסה, אולטרסאונד משפר באופן משמעותי את הסינתזה של גבישים ארגוניט, הוא על ידי הקטנת הריכוז הנדרש של מגנזיום והפחתת טמפרטורת התגובה לתנאי סביבה קרובים.”
[ואח סנטוס. 2011, p.114]

יתרונות במבט חטוף:

• הפצה בסדר גודל החלקיקים על ידי ערבוב קולי, deagglomeration & כִּרסוּם
• אולטרסאונד מסיר שכבות passivating
• אולטרסאונד משפר קינטיקה תגובה
• אולטרסאונד מפחית בְּסִיסִיוּת
• התעצמות תהליך קולית: תשואה גבוהה יותר, תגובה מהירה יותר

תופעות אולטרסאונד על סודה מינרליים. [ואח סנטוס. 2013]

טיפול חלקיקים קולי

Sonication הוא כלי רב עוצמה לטיפול והכלומניקים החלקיקים. כוחות קוליים Intense ליצור רטט מכאני ומעט מאוד קריסת חזקת נוזלים. כוחות המתח הגבוהים אלה יכולים לשבור agglomerates ואפילו חלקיקים עיקריים, כך אולטרסאונד הספק גבוה / נמוך תדר הוא שיטה אמינה עבור כִּרסוּם, דגלומרציה ו פיזור יישומים.

תמונות SEM של תחמוצת סידן בתחילה (א) ואחרי 10 דקות של sonication (ב). [ואח סנטוס. 2012]

הטחינה האולטרה-סאונד במהלך תהליך הקרבונציה יוצרת חלקיקים קטנים עם שטח גדול. מלבד שברי חלקיקים, sonication גם מסיר תצהירים ממשטח החלקיקים, כגון פגזים מוגזים או שכבות מטריצה דלה המקיפים את ליבת החלקיקים הבלתי הגיבו. על-ידי הסרת השכבות הפסיבדות, מגבלות הדיפוזיה מופחתות והחומר הבלתי מגיב נחשף לשלב המים הימית. ובכך, הsonication יכול להגביר את המרת הקרבונציה ואת הקינטיקה של התהליך – וכתוצאה מכך תשואות גבוהות יותר ותגובה מהירה יותר.

תופעות אולטרסאונד על חלקיקים [סנטוס ואח '. 2011]