Geopolimerizacija poboljšana sonikacijom
Geopolimeri predstavljaju obećavajuću alternativu tradicionalnim materijalima na bazi cementa, nudeći ekološke, mehaničke i trajnostne prednosti. Ultrazvučno raspršivanje je vrlo učinkovita tehnika za proizvodnju geopolimera s izvrsnim karakteristikama materijala. Sonikacija predstavlja visoko učinkovitu metodu miješanja koja omogućuje ekonomičnu proizvodnju geopolimera visokih performansi u velikim količinama.
Poboljšana geopolimerizacija moćnim ultrazvukom
Geopolimerizacija zahtijeva precizno i snažno miješanje kako bi se osigurao optimalan kontakt među komponentama, olakšavajući potpunu polimerizaciju. Primjena snažnog ultrazvuka izaziva intenzivne sile smicanja, čime se potiče potrebno miješanje i homogenizacija, dok se istovremeno opskrbljuje energijom pogodnom za brzu i temeljitu geopolimerizaciju. Snažni ultrazvuk poboljšava kinetiku geopolimerizacije promičući bolju disperziju reaktanata i olakšavajući razgradnju aglomerata, što dovodi do poboljšanih brzina reakcije i kvalitete proizvoda.
MultiSonoReactor s ultrazvučnom snagom od 16kW za inline geopolimerizaciju u proizvodnom opsegu
Ultrazvučno miješanje i raspršivanje može potaknuti geopolimerizaciju kroz nekoliko mehanizama:
Ovi ultrazvučno inducirani mehanizmi zajednički doprinose poboljšanju kinetike geopolimerizacije i razvoju geopolimernih materijala s poboljšanim svojstvima.
Power-Ultrasound za poboljšanu proizvodnju građevinskih materijala
Snažni ultrazvuk pojavio se kao pouzdana tehnologija za proizvodnju građevinskih materijala, uključujući cement, beton, geopolimere i druge materijale za stezanje. Ultrazvučna obrada uključuje primjenu ultrazvučnih valova niske frekvencije na tekućinu ili kašu, što dovodi do niza korisnih učinaka na svojstva materijala i karakteristike obrade. Istraživači i industrijski stručnjaci sve više prepoznaju potencijal ultrazvuka za poboljšanje performansi, učinkovitosti i održivosti građevinskih materijala. Ovaj uvod daje pregled primjene i prednosti snažnog ultrazvuka u proizvodnji građevinskih materijala.
- Cement: Ultrazvučna obrada može poboljšati kinetiku hidratacije cementnih materijala promicanjem otapanja faza klinkera i ubrzavanjem stvaranja proizvoda hidratacije. To rezultira kraćim vremenom otvrdnjavanja, poboljšanim ranim razvojem čvrstoće i povećanom izdržljivošću betonskih konstrukcija. Osim toga, ultrazvuk može olakšati disperziju aditiva i dodatnih cementnih materijala, kao što su leteći pepeo i troska, što dovodi do održivijih i ekološki prihvatljivijih sastava cementa.
Pročitajte više o ultrazvučno ubrzanom vezivanju i ranom razvoju čvrstoće betona! - Beton: Ultrazvučne tehnike miješanja i stvrdnjavanja mogu poboljšati obradivost, čvrstoću i trajnost betonskih smjesa. Sonikacija potiče disperziju agregata i vlakana za pojačanje, smanjuje prisutnost zračnih šupljina i nedostataka te poboljšava vezu između cementne matrice i agregata. To rezultira betonom veće tlačne čvrstoće, povećanom otpornošću na pucanje i degradaciju te poboljšanim dugoročnim performansama u različitim uvjetima okoline.
Saznajte više o blagotvornim učincima sonikacije na hidrataciju u cementu! - geopolimeri: Ultrazvučna obrada igra ključnu ulogu u sintezi i stvrdnjavanju geopolimera, koji su ekološki prihvatljive alternative tradicionalnim materijalima na bazi cementa. Sonikacija potiče otapanje aluminosilikatnih prekursora, ubrzava polimerizaciju silikatnih vrsta i poboljšava homogenizaciju reaktanata, što dovodi do bržeg stvrdnjavanja i superiornih mehaničkih svojstava geopolimernih proizvoda. Uz to, ultrazvuk može poboljšati reološka svojstva i obradivost geopolimernih kaša, omogućujući izradu složenih oblika i struktura.
- Ostali građevinski materijali: Snažni ultrazvuk ima različite primjene u proizvodnji raznih građevinskih materijala, uključujući mort, fuge, žbuku i izolacijske proizvode. Sonikacija može poboljšati disperziju aditiva, punila i sredstava za pojačavanje, optimizirati mikrostrukturu i poroznost materijala i poboljšati njihova toplinska i mehanička svojstva. Osobito kada je u pitanju ujednačena inkorporacija nanomaterijala, ultrazvučno raspršivanje i geaglomeracija pridonose kvaliteti i učinku građevinskih materijala u arhitektonskim i infrastrukturnim primjenama.
Pročitajte više o vrhunskoj disperziji nanomaterijala pomoću sonikacije!
Sonikatori visokih performansi za proizvodnju geopolimera
Hielscher sonikatori mogu proizvesti intenzivnu akustičnu kavitaciju, što dovodi do stvaranja i kolapsa mikroskopskih mjehurića u tekućem mediju. Ovaj proces rezultira visoko učinkovitim miješanjem i homogenizacijom geopolimernih prekursorskih materijala, osiguravajući jednoliku distribuciju reaktanata i poboljšavajući kvalitetu konačnog proizvoda. Industrijski ultrazvučni procesori Hielscher Ultrasonics mogu isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Kontinuirana obrada korištenjem ultrazvučne protočne ćelije omogućuje sonikaciju velikih volumena pod precizno kontroliranim uvjetima koji jamče kontinuiranu geopolimerizaciju visoke kvalitete.
Ultrazvučni raspršivači za sintezu geopolimera u bilo kojoj mjeri: Hielscher nudi niz ultrazvučne opreme s različitim kapacitetima snage i volumenima obrade, što omogućuje skalabilnost i prilagodbu prema specifičnim zahtjevima procesa proizvodnje geopolimera. Bilo da se radi o eksperimentima u laboratorijskim razmjerima u serijama ili inline proizvodnji u industrijskim razmjerima, Hielscher sonikatori mogu se prilagoditi potrebama različitih aplikacija.
Prednosti ultrazvučne obrade – uključujući poboljšanu homogenizaciju, ubrzanu kinetiku reakcije, smanjenje veličine čestica, poboljšana mehanička svojstva i skalabilnost – čine Hielscher moćnom tehnikom za optimiziranje sinteze geopolimera i unaprjeđenje razvoja održivih građevinskih materijala. Nudeći snažne prednosti za proizvodnju geopolimera, Hielscher sonikatori vas dovode na čelo proizvodnje geopolimera.
Sonikator UIP16000 za raspršivanje građevinskih materijala kao što su geopolimeri ili cementni materijali.
- visoka efikasnost
- Najnovija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- podesiva, precizna kontrola procesa
- serija & u redu
- za bilo koji volumen
- inteligentni softver
- pametne značajke (npr. programabilne, podatkovni protokol, daljinsko upravljanje)
- jednostavan i siguran za rukovanje
- slabo održavanje
- CIP (čišćenje na mjestu)
Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj
Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J.S.J. )2004): Ultrasound enhanced geopolymerisation. Journal of Materials Science 39, 2004. 571–580.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.
- Peters, S.; Kraus, M.; Rößler, Christiane; Ludwig, H.-M. (2011): Workability of cement suspensions Using power ultrasound to improve cement suspension workability. Betonwerk und Fertigteil-Technik/Concrete Plant and Precast Technology. 77, 2011. 26-33.
- M.G. Hamed, A.M. El-Kamash & A. A. El-Sayed (2023): Selective removal of lead using nanostructured chitosan ion-imprinted polymer grafted with sodium styrene sulphonate and acrylic acid from aqueous solution. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 103:17, 5465-5482.
Činjenice koje vrijedi znati
Što su geopolimeri i za što se koriste?
Geopolimeri su anorganski polimeri ili aluminosilikatni materijali koji se obično sintetiziraju alkalnom aktivacijom aluminosilikatnih prekursora kao što su leteći pepeo, troska, metakaolin ili prirodni materijali poput vulkanskog pepela. Nastaju kroz polimernu mrežu aluminijevih i silicijevih oksida, pri čemu alkalni aktivator igra ključnu ulogu u pokretanju reakcije geopolimerizacije.
Ovi materijali su pridobili pozornost kao održiva alternativa tradicionalnom betonu na bazi portland cementa zbog svojih ekološki prihvatljivih svojstava i izvrsnih inženjerskih performansi.
Geopolimeri se koriste u raznim primjenama, uključujući:
geopolimeri – Zelena alternativa betonu
Geopolimeri nude zelenu alternativu tradicionalnom betonu zbog nekoliko svojstava prihvatljivih za okoliš. Glavne prednosti geopolimera kao građevinskog materijala u građevinarstvu uključuju smanjenu emisiju ugljika, iskorištavanje industrijskih nusproizvoda, očuvanje energije i vode te njegovu mogućnost recikliranja i trajnost. Kako svijest o problemima zaštite okoliša raste diljem svijeta, geopolimeri se sve više prepoznaju kao održivo rješenje za smanjenje utjecaja građevinskih materijala na okoliš. Sonikacija je vrlo učinkovita tehnika miješanja koja omogućuje ekonomičnu proizvodnju geopolimera visokih performansi u velikim količinama.
- Smanjeni ugljični otisak: Geopolimeri obično imaju manji ugljični otisak u usporedbi s tradicionalnim betonom na bazi portland cementa. Proizvodnja portland cementa uključuje procese u visokotemperaturnim pećima, koji emitiraju značajne količine ugljičnog dioksida (CO2). Nasuprot tome, geopolimeri se mogu sintetizirati na puno nižim temperaturama, ponekad na sobnoj temperaturi, što rezultira smanjenom potrošnjom energije i emisijom CO2 tijekom proizvodnje.
- Korištenje industrijskih nusproizvoda: Geopolimeri često koriste industrijske nusproizvode kao što su leteći pepeo, troska i metakaolin kao prekursore. Ovi se materijali često smatraju otpadnim proizvodima iz drugih industrija i inače bi ih bilo potrebno zbrinuti, pridonoseći opterećenju okoliša. Ugradnjom ovih nusproizvoda u geopolimere, ne samo da se preusmjeravaju s odlagališta, već također smanjuju potražnju za netaknutim sirovinama, dodatno smanjujući utjecaj na okoliš.
- Niža potrošnja energije: Proizvodnja geopolimera obično zahtijeva manji unos energije u usporedbi s portland cementom. Procesi geopolimerizacije mogu se odvijati na nižim temperaturama i ne moraju zahtijevati opsežan proces kalcinacije koji je uključen u proizvodnju cementa. To rezultira smanjenom potrošnjom energije i povezanim emisijama stakleničkih plinova.
- Trajnost i dugovječnost: Geopolimeri mogu pokazati izvrsna svojstva trajnosti, uključujući visoku tlačnu čvrstoću, nisku propusnost i otpornost na kemijsku koroziju. Kao rezultat toga, strukture izrađene od geopolimera mogu zahtijevati manje održavanja i popravka tijekom svog životnog vijeka u usporedbi s tradicionalnim betonom. Ova dugovječnost smanjuje potrebu za čestom rekonstrukcijom ili zamjenom, čime se čuvaju resursi i smanjuje ukupni utjecaj na okoliš.
- Smanjena potrošnja vode: Proizvodnja geopolimera obično zahtijeva manje vode u usporedbi s tradicionalnim betonom. Proces miješanja geopolimera često uključuje minimalni sadržaj vode, što dovodi do manje potrošnje vode i manjeg pritiska na vodne resurse.
- Mogućnost recikliranja i ponovne upotrebe: Geopolimerni materijali se često mogu reciklirati ili ponovno upotrijebiti na kraju svog radnog vijeka. Za razliku od tradicionalnog betona, koji može zahtijevati značajnu energetski intenzivnu obradu za recikliranje ili odlaganje, geopolimeri se mogu razgraditi i ponovno namjeniti uz manji utjecaj na okoliš.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.