अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग करके तरल पदार्थों से अत्यधिक कुशल वायु निष्कासन
हालाँकि डीगैसिंग या आउटगैसिंग अक्सर प्रक्रिया का एक अत्यंत समय लेने वाला चरण होता है, अल्ट्रासोनिकेशन गैस के बुलबुलों के एकत्र होकर बड़े बुलबुले बनने और उनके ऊपर उठने की गति को काफी बढ़ा सकता है। अल्ट्रासोनिक आउटगैसिंग का उपयोग बैच और इनलाइन व्यवस्थाओं में किया जा सकता है तथा गैस निष्कासन की दक्षता और गति बढ़ाने के लिए इसे अक्रिय गैसों से स्पार्जिंग, इम्पेलर डीगैसर, तापन या निर्वात जैसी पारंपरिक डीगैसिंग तकनीकों के साथ भी संयोजित किया जा सकता है।
तरल पदार्थों से गैस निकालना
वायु निष्कासन, डीगैसिंग और आउटगैसिंग शब्द किसी द्रव से मुक्त और घुली हुई गैसों, विशेष रूप से ऑक्सीजन या CO2 जैसी अभिक्रियाशील गैसों को निकालने के लिए प्रयुक्त होते हैं। अंतिम उत्पाद में हानिकारक परिवर्तनों को रोकने और बाद के प्रसंस्करण में सुधार करने के लिए ऑक्सीजन निकालना महत्वपूर्ण है। अनेक अनुप्रयोगों और उद्योगों में डीगैसिंग प्रसंस्करण का एक आवश्यक चरण है। औद्योगिक विनिर्माण में उत्पाद की स्थिरता, गुणवत्ता और उत्पाद मानकों की निरंतरता सुनिश्चित करने के लिए डीगैसिंग प्रक्रिया का एक सामान्य चरण है। ऑक्सीजन एक ऐसा कारक है जो विभिन्न स्तरों पर उत्पाद की गुणवत्ता और स्थिरता को प्रभावित करता है।
इसलिए खाद्य और पेय, रासायनिक, औषधि तथा सौंदर्य प्रसाधन उद्योगों में वायु निष्कासन प्रक्रिया का एक स्थापित चरण है। प्रयोगशालाओं में भी विश्लेषण से पहले अक्सर नमूनों की डीगैसिंग आवश्यक होती है (जैसे HPLC, परीक्षणों, कण मापनों आदि से पहले)।
उदाहरण के लिए, उच्च अपरूपण वाले ब्लेड मिक्सर या घूर्णी इम्पेलर मिक्सर का उपयोग करने वाली मिश्रण प्रक्रियाओं के बाद अक्सर उत्पाद की डीगैसिंग आवश्यक हो जाती है, क्योंकि ये मिश्रण तकनीकें सामान्यतः उत्पाद में बड़ी मात्रा में गैसें प्रवेश कराती हैं। इस प्रकार फँसी हुई गैस और वायु का आमतौर पर उत्पाद पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, क्योंकि वे वसा और तेलों को बासी कर सकती हैं तथा ऑक्सीकरण, रंग बदलने और गंध व स्वाद में अवांछित परिवर्तनों के कारण उत्पादों को खराब कर सकती हैं। चूँकि गैस निकाले गए उत्पाद रासायनिक रूप से अधिक स्थिर होते हैं और उनकी भंडारण अवधि अधिक लंबी होती है, इसलिए गैस निष्कासन प्रसंस्करण का एक अनिवार्य चरण है जिसके लिए एक विश्वसनीय तकनीक आवश्यक है।
अल्ट्रासोनिक प्रवाह अभिक्रिया में द्रवों से अल्ट्रासाउंड की सहायता से वायु निष्कासन। अल्ट्रासाउंड द्रवों से अवांछित गैसों और वायु के निष्कासन को प्रभावी ढंग से तीव्र और तेज करता है।
अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग: तेल में फँसे गैस के बुलबुले अल्ट्रासोनिकेटर UP400St का उपयोग करके निकाले जाते हैं
अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन और वायु निष्कासन
अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन और वायु निष्कासन तरल पदार्थों की पारंपरिक डीगैसिंग विधियों का एक अत्यंत प्रभावी विकल्प है। इन पारंपरिक विधियों में उबालना, दाब को घटाकर निर्वात बनाना या अक्रिय गैसों से स्पार्जिंग करना शामिल है। इन पारंपरिक डीगैसिंग विधियों में अक्सर तापीय क्षरण (गर्म करने के कारण), समय और ऊर्जा की अधिक खपत वाला प्रसंस्करण और/या अपर्याप्त गैस निष्कासन जैसी कमियाँ होती हैं। अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग ध्वनिक कैविटेशन के कार्य सिद्धांत पर आधारित है। जब उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें किसी तरल में संचारित की जाती हैं, तो उच्च दाब और निम्न दाब के चक्रों के दौरान तरल क्रमशः संकुचित और विस्तारित होता है। निम्न दाब के चक्रों के दौरान अत्यंत छोटे निर्वात बुलबुले (जिन्हें कैविटेशन बुलबुले कहा जाता है) बनते हैं, जो कई दाब चक्रों के दौरान बढ़ते हैं। बुलबुलों के बढ़ने के इन चक्रों के दौरान तरल में घुली हुई गैसें निर्वात बुलबुले में प्रवेश करती हैं, जिससे निर्वात बुलबुले बढ़ते हुए गैस के बुलबुलों में बदल जाते हैं। इसके अतिरिक्त, सूक्ष्म विक्षोभ और तरल धाराएँ तीव्र हलचल और द्रव्यमान स्थानांतरण उत्पन्न करती हैं। अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न ये परिस्थितियाँ गैस के बुलबुलों के सहसंलयन का कारण बनती हैं, जिसमें घुली हुई गैस के छोटे बुलबुले मिलकर गैस के बड़े बुलबुले बनाते हैं। ये बड़े बुलबुले तेजी से तरल की सतह पर पहुँचते हैं, जहाँ वे तरल से बाहर निकल जाते हैं।
अल्ट्रासोनिक कंपन और कैविटेशन के कारण होने वाले तापमान परिवर्तन बहुत छोटे स्थानीय क्षेत्रों तक सीमित होते हैं और पूरे आयतन में तापमान वृद्धि को नगण्य माना जा सकता है, क्योंकि यह उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित नहीं करती।
सोनिकेटर UP400ST का उपयोग करके 100 %, 80 %, 60 %, 40% और 20 % के आयामों पर 24 kHz की अल्ट्रासोनिक आवृत्ति के लिए समय के साथ घुली हुई ऑक्सीजन में कमी।
अध्ययन: ©Rognerud et al., 2020.
तरल या स्लरी के आयतन, श्यानता और उसमें समाविष्ट गैस के आधार पर, अल्ट्रासोनिक वायु निष्कासन बैच या इनलाइन प्रक्रिया के रूप में किया जा सकता है। उच्च शक्ति वाला अल्ट्रासोनिक प्रोब तरल में ध्वनिक कैविटेशन उत्सर्जित करता है, जिससे तरल से गैस कुशलतापूर्वक निकाली जाती है।
अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग का उपयोग तापन, निर्वात या स्पार्जिंग जैसी मौजूदा डीगैसिंग प्रणालियों को बेहतर बनाने के लिए भी किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग और झाग हटाने का उपयोग औद्योगिक पैमाने पर पानी, तेलों, खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों, रासायनिक विलयनों, हाइड्रॉलिक तरलों, शीतलक तरलों, ड्रिलिंग तरलों, कच्चे तेल, इमल्शनों, पेंट, स्याही, चिपकाने वाले पदार्थों, वार्निश, कोटिंग, एपॉक्सी, शैंपू, डिटर्जेंट और कई अन्य उत्पादों से घुली हुई गैसों को हटाने के लिए किया जाता है।
प्रवाह सेल सेटअप का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग। यह प्रयोग एक प्रोटोटाइप लघु-स्तरीय जल परिपथ में किया गया था, जिसका आयतन 0.8 gallon, निष्क्रिय गैस की प्रवाह दर 0.2 sfcm/min और तीव्रता 275 W/cm2 थी। यह ऑक्सीजन हटाने के समय में लगभग 70% की कमी दर्शाता है।
अध्ययन और चित्र: Rubio et al. 2016
- बैच और इनलाइन प्रक्रियाएँ
- कम और अधिक श्यानता
- छोटे और बड़े आयतन
- कम और अधिक तापमान
- विविध प्रकार की स्थापनाएँ
- पूर्ण भार पर 24/7 संचालन
इनलाइन सेटअप में अल्ट्रासोनिकेटर UIP1000hdT और प्रवाह सेल का उपयोग करके अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग।
निरंतर इनलाइन गैस निष्कासन के लिए अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग सेटअप
अल्ट्रासोनिक रूप से संवर्धित स्पार्जिंग
निष्क्रिय गैस के साथ तरलों की स्पार्जिंग (जिसे निष्क्रिय गैस पर्जिंग भी कहते हैं) तरल से ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी अवांछित गैसों को हटाने का एक सामान्य उपचार है। स्पार्जिंग अनुप्रयोगों के लिए आम तौर पर नाइट्रोजन, आर्गन, हीलियम और अन्य निष्क्रिय गैसों का उपयोग किया जाता है। किसी विलयन में उच्च शुद्धता वाली (आम तौर पर निष्क्रिय) गैस के बुलबुले प्रवाहित करने से ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी अवांछित, आम तौर पर प्रतिक्रियाशील घुली हुई गैसें बाहर निकाली जा सकती हैं। स्पार्जिंग प्रक्रिया द्रव्यमान अंतरण पर निर्भर करती है और अपने आप में काफी धीमी प्रक्रिया है। निष्क्रिय गैसों के साथ स्पार्जिंग को तीव्र करने के लिए, तरल-गैस विलयन को अक्सर जोर से हिलाया जाता है और उसमें लंबे समय तक बुलबुले प्रवाहित किए जाते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन डीगैसिंग को तीव्र करने वाली एक तकनीक है, जो द्रव्यमान अंतरण और इस प्रकार स्पार्जिंग में उल्लेखनीय सुधार करती है। जब उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगों की ऊर्जा तरलों या स्लरी में संचारित की जाती है, तो कैविटेशन बुलबुले उत्पन्न होते हैं। ये कैविटेशन बुलबुले पर्ज गैस के बड़े बुलबुलों को छोटे बुलबुलों में तोड़ते हैं और उन्हें समान रूप से वितरित करते हैं, जिससे अधिक तेज और स्वच्छ डीगैसिंग प्रभाव प्राप्त होते हैं। अल्ट्रासोनिकेशन से उत्पन्न तीव्र हलचल और विक्षोभ गैस-तरल द्रव्यमान अंतरण को बढ़ावा देते हैं और इस प्रकार अवांछित गैसों को तेजी से हटाते हैं।
स्पार्जिंग प्रक्रिया को तेज और अधिक कुशल बनाने के लिए, उच्च निष्पादन वाले अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग गैस और तरल के बीच द्रव्यमान अंतरण के प्रदर्शन को ध्वनि-यांत्रिक रूप से बेहतर बनाने के लिए किया जाता है। ध्वनिक कैविटेशन से उत्पन्न ध्वनि-यांत्रिक प्रभावों में स्थानीय दाब और तापमान के अंतर, सूक्ष्म विक्षोभ और हलचल शामिल हैं। ये बल बुलबुलों के टूटने, उनके फैलाव और इसके बाद अंतरापृष्ठीय क्षेत्रफल में वृद्धि के कारण विसरणीय द्रव्यमान अंतरण को बढ़ाने में योगदान देकर डीगैसिंग के प्रदर्शन में सुधार करते हैं, जिससे अंततः तरल में फँसी गैसें तेजी से निकलती हैं।
वांछित गैस निष्कासन प्रभाव प्राप्त करने के लिए उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिकेशन की आवश्यकता होती है। जब द्वि-चरणीय प्रवाह में किसी तरल की निष्क्रिय गैस के साथ स्पार्जिंग की जाती है, तो द्रव्यमान अंतरण और घुली हुई गैसों के निष्कासन की दर बढ़ाने के लिए दिशिक विसरण वांछित होता है। दिशिक विसरण लागू करना कठिन हो सकता है, क्योंकि कम तीव्रताओं पर फँसे हुए और घुले हुए गैस के बुलबुले अल्ट्रासोनिक कैविटेशन क्षेत्र में प्रवेश करने से बचने की प्रवृत्ति रखते हैं। हालाँकि, बढ़ी हुई तीव्रताओं पर (300 W/cm2 से अधिक, लगभग 20 kHz पर) गैस के बुलबुले कैविटेशन क्षेत्र से बचना बंद कर देते हैं और ध्वनि-यांत्रिक बलों द्वारा तोड़ दिए जाते हैं। (देखें Jagannathan et al. 2011)
जल-आधारित ड्रिलिंग मड की अल्ट्रासोनिक डीगैसिंग से पहले और बाद की स्थिति – उपयोग किया गया उपकरण: UIP1000hd
अध्ययन और चित्र: Amani et al. 2016
उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन प्रणालियाँ
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक उपकरणों का लंबे अनुभव वाला निर्माता है। इन उपकरणों का उपयोग विश्वभर में प्रयोगशालाओं और औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है। तरल पदार्थों और स्लरी से गैस निकालना एक चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोग है, जिसके लिए उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक प्रोब आवश्यक होते हैं। ये प्रोब फँसे हुए गैस के बुलबुलों और वायु की थैलियों को निकालने के लिए निर्धारित आयामों पर दोलनों को तरल पदार्थों में संचारित कर सकते हैं। सभी Hielscher अल्ट्रासोनिक उपकरण पूर्ण भार पर 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन और निर्मित किए जाते हैं। अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर कॉम्पैक्ट 50 watts प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटरों से लेकर 16,000watts की शक्तिशाली इनलाइन अल्ट्रासोनिक प्रणालियों तक उपलब्ध हैं। बूस्टर हॉर्न, सोनोट्रोड और प्रवाह सेल की व्यापक विविधता तरल पदार्थ, श्यानता और उसमें मौजूद गैस के अनुसार अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन प्रणाली का विशिष्ट विन्यास तैयार करने की सुविधा देती है।
तरल धातुओं से वायु और गैस निकालने के लिए सटीक रूप से निर्धारित और बनाए रखे गए आयाम आवश्यक हैं। Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोब बनाता है, जो प्रक्रिया के लिए अत्यधिक अनुकूलित आयामों और तापमानों के लिए विनिर्दिष्ट हैं। यदि आपके गैस निष्कासन अनुप्रयोग के लिए असामान्य विनिर्देश आवश्यक हैं, तो अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है।
बैच और इनलाइन
गैस निष्कासन के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोब का उपयोग बैच और निरंतर इनलाइन गैस निष्कासन तथा वायु निष्कासन के लिए किया जा सकता है। आयतन, श्यानता और फँसी हुई गैसों के आधार पर, हम आपको सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन विन्यास की अनुशंसा करेंगे।
किसी भी आयतन से गैस निकालने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोब
Hielscher Ultrasonics की उत्पाद शृंखला में अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों का पूरा विस्तार शामिल है – कॉम्पैक्ट प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटरों से लेकर बेंचटॉप और पायलट प्रणालियों तथा प्रति घंटे कई ट्रक भर सामग्री का प्रसंस्करण करने की क्षमता वाले पूर्णतः औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों तक। यह संपूर्ण उत्पाद शृंखला हमें आपके तरल पदार्थ, प्रसंस्करण क्षमता और उत्पादन लक्ष्यों के लिए सबसे उपयुक्त अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन उपकरण प्रदान करने में सक्षम बनाती है।
सर्वोत्तम परिणामों के लिए सटीक रूप से नियंत्रित किए जा सकने वाले आयाम
सभी Hielscher अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन प्रणालियों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है और इसलिए वे लगातार काम करने वाले भरोसेमंद उपकरण हैं। आयाम उन महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों में से एक है जो ध्वनि-यांत्रिक रूप से प्रेरित गैस निष्कासन की दक्षता और प्रभावशीलता को प्रभावित करते हैं। Hielscher Ultrasonics के सभी प्रोसेसर आयाम को सटीक रूप से निर्धारित करने की सुविधा देते हैं। सोनोट्रोड और बूस्टर हॉर्न ऐसे सहायक उपकरण हैं जो आयाम को और भी व्यापक सीमा में बदलने की सुविधा देते हैं। Hielscher के औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं और चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक अल्ट्रासोनिक तीव्रता दे सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर 24/7 संचालन आसानी से निरंतर किया जा सकता है।
आयाम की सटीक सेटिंग और स्मार्ट सॉफ़्टवेयर के माध्यम से अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों की निरंतर निगरानी आपको सर्वाधिक प्रभावी अल्ट्रासोनिक गैस निष्कासन के लिए अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों को समायोजित करने की सुविधा देती है। अत्यधिक कुशल गैस निष्कासन के लिए इष्टतम सोनिकेशन!
Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है। इससे Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरण एक भरोसेमंद कार्य साधन बनते हैं, जो आपकी वायु निष्कासन प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
सर्वोच्च गुणवत्ता – जर्मनी में डिज़ाइन और निर्मित
परिवार के स्वामित्व और संचालन वाले व्यवसाय के रूप में, Hielscher अपने अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों के लिए सर्वोच्च गुणवत्ता मानकों को प्राथमिकता देता है। सभी अल्ट्रासोनिकेटर जर्मनी में बर्लिन के पास टेल्टो स्थित हमारे मुख्यालय में डिज़ाइन और निर्मित किए जाते हैं तथा उनका गहन परीक्षण किया जाता है। Hielscher के अल्ट्रासोनिक उपकरणों की मजबूती और विश्वसनीयता उन्हें आपके उत्पादन में लगातार काम करने वाला भरोसेमंद साधन बनाती है। पूर्ण भार पर और चुनौतीपूर्ण परिवेश में 24/7 संचालन Hielscher के उच्च प्रदर्शन वाले गैस निष्कासन उपकरणों की स्वाभाविक विशेषता है।
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साहित्य / संदर्भ
- Rognerud, Maren; Solemslie, Bjørn; Islam, Md Hujjatul; Pollet, Bruno (2020): How to Avoid Total Dissolved Gas Supersaturation in Water from Hydropower Plants by Employing Ultrasound. Journal of Physics: Conference Series 2020.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2, 2016. 21-30.
- Haghayeghi R.; Kapranos P. (2014): The effect of processing parameters on ultrasonic degassing efficiency. Materials Letter Volume 116, 1 February 2014. 399-401.
- Servant G.; Caltagirone J.P.; Gérard A.; Laborde J.L.; Hita A. (2000): Numerical simulation of cavitation bubble dynamics induced by ultrasound waves in a high frequency reactor. Ultrasonics Sonochemistry Volume 7, Issue 4, October 2000. 217-227.
Hielscher Ultrasonics उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है, जिनके आकार प्रयोगशाला स्तर से औद्योगिक स्तर तक होते हैं।