Ultrahangos szétesés: nedvesítés, oldódás, diszpergálás
Az ultrahangos integrátorokat széles körben használják részecskék és porok nedvesítésére, diszpergálására vagy feloldására folyadékokba. A nagy teljesítményű ultrahangos készülékek intenzív nyíróerőket hoznak létre, amelyek megtörik és összetörik az aggregátumokat, agglomerátumokat és elsődleges részecskéket mikroszkopikus vagy nano méretre. Az akusztikus kavitációs mezőben az egységes részecskefeldolgozás keskeny részecskeeloszlást és egységes részecskefelületet eredményez.
Ultrahangos szétesések és alkalmazásaik
Az ultrahangos szétesést elősegítő szerek intenzív nyíróerőket biztosítanak, amelyek a szükséges hatást gyakorolják a szilárd anyagokra, például részecskékre, kristályokra és szálakra, hogy megzavarják őket, és lebontják őket egy célzott méretre, pl. mikron- vagy nanoméretre. Az alternatív szétesési módszerekhez, például a nagy nyírólapát-keverőkhöz, nagynyomású homogenizátorokhoz, gyöngymalmokhoz, mikrofluidizátorokhoz stb. Képest az ultrahangos szétesések jelentős előnyöket kínálnak.
Az ultrahangos szétesések előnyei
- Nagy intenzitású kavitáció és nyírás
- Egységes részecskefeldolgozás
- Magas szilárd koncentrációk
- Nincs fúvóka / nincs eltömődés
- Nincs szükség maróközegre (pl. gyöngyökre)
- lineáris méretezhetőség
- Könnyű & biztonságos működés
- Könnyen tisztítható
- Idő- & energiahatékony
Ultrahangos átfolyó reaktorok nanorészecske-szuszpenziók ipari inline előállításához.
Az ultrahangos kezelés által okozott nagy turbulenciák növelik a fázisok közötti tömegátadást, és ezáltal elősegítik a porok vagy heterogén kémiai reakciók feloldását. Ez teszi az ultrahangos szétesést elősegítő eszközt az olyan folyamatok fokozására, mint az őrlés, diszpergálás, emulgeálás és feloldás.
További információ a kémiai reakciók ultrahangos fokozásáról (sonochemistry)!
Ultrahangos szétesésgátlók alkalmazásai
- őrlés & Őrlés
- deagglomeráció & diszperzió
- Emulgeálás
- A porok feloldása
- A tömeges átvitel javítása
- Sonokémiai reakciók
Ultrahangos szétesésgátlók a szemcseméret csökkentésére
Az ultrahangos széteséseket részecskeméret-csökkentésre és részecskeeloszlásra használják, ahol ez az elsődleges részecskék valódi aprítását jelenti (úgynevezett őrlés) vagy az agglomerátumok törése (úgynevezett deagglomeráció / diszperzió).
Szemcseméret-eloszlás és SEM képek az Mg2Si-ről ultrahangos marás előtt és után (UM). a) részecskeméret-eloszlás; b) SEM kép ultrahangos marás előtt; (c) SEM kép ultrahangos marás után 50% PVP–50% EtOH-ban 2 órán keresztül.
forrás: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultrahangos szétesésgátlók maráshoz & Őrlés
Az ultrahanggal generált kavitáció intenzív nyíróerőket hoz létre, és ezáltal kapcsolódik az egyes ütközésekhez. A hígtrágyában lévő szilárd anyagok maróközegként működnek (hasonlóan a gyöngyökhöz vagy gyöngyökhöz egy gyöngy / gyöngymalomban): A kavitációs folyadékáramok felgyorsítják őket, amelyek könnyen elérhetik a 180 m / s sebességet. Amikor a részecskék ilyen hatalmas sebességgel ütköznek egymásnak, mikron és nano méretű darabokra törnek és törnek össze. Az ultrahangos szétesést elősegítő készülékek még az elsődleges részecskéket is megtörhetik. Az ultrahangos áramlási cellás reaktorok biztosítják az összes részecske egységes kezelését, így az ultrahangos marás keskeny részecskeméret-eloszlást eredményez.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos marásról!
Ultrahangos szétesések deagglomerációhoz & diszperzió
Az ultrahangos folyamatparaméterek nagyon pontosan szabályozhatók, így az ultrahangos szétesést elősegítő anyagok őrölhetik az elsődleges részecskéket, ha nagy amplitúdókat és magas nyomást alkalmaznak. Másrészt az ultrahangos szétesési rendszerek alacsonyabb amplitúdókkal és enyhébb körülmények között is működtethetők, így a részecskeszerkezet és a felület érintetlen marad, de az agglomerátumok szétesnek, és az egyes részecskék egyenletesen oszlanak el a hígtrágyában.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos deagglomerációról és diszperzióról!
Ultrahangos szétesések emulgeáláshoz
Amikor két nem elegyedő folyadékot (pl. Víz és olaj) ultrahanggal kezelnek, az ultrahangos kavitáció megzavarja a cseppeket – a két nem elegyedő fázisból nagyon kis cseppeket hoz létre, amelyeket aztán összekevernek. Mivel az ultrahangos szétesések könnyen termelnek nanoméretű cseppeket, a stabilizált ultrahangos emulziók hosszú távú stabilitást és tiszta átlátszó megjelenést mutatnak.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos nano-emulgeálásról!
Ultrahangos szétesésgátlók feloldásához
Az ultrahangos szétesést a por és a tabletták gyors, könnyű és biztonságos eljárásban történő feloldására használják. Az ultrahanggal generált kavitáció erodálja a szilárd anyagok felületét, és szállítja az erodált töredékeket a folyadékba, ezáltal homogén oldatot képezve.
A gyógyszeriparban a tabletták feloldása napi feladat, pl. analitikai célokra. Ha a tablettákat vizes környezetnek tesszük ki, a tabletta lassan, nagyon időigényes folyamat során oldódik. Még közös keverő vagy pengekeverő használata esetén is a tabletták teljes feloldódása időigényes marad. Az ultrahangos kavitáció és rendkívül intenzív nyíróerői leválasztják a részecskéket a tablettáról, és szállítják őket a hígítófolyadékba, ezáltal folyamatosan tartják a tömegátadást a tabletta felülete és a friss, telítetlen hígító között. Ez teszi az ultrahangos feloldást rendkívül gyors és hatékony folyamattá, ami segít felgyorsítani a gyógyszer feloldódását.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az ultrahangos feloldásról!
Hogyan működik a mechanikus szétesésgátló?
Az ultrahangos laboratóriumi szétesések ugyanazt a mechanikai elvet alkalmazzák, mint az ipari szétesések. A szétesést elősegítő keverőrendszerek szétesik az agglomerátumokat és aggregátumokat, oldják a szilárd anyagokat vagy diszpergálják a szilárd részecskéket folyékony keverékekben. Az ultrahangos szétesés nagy intenzitású ultrahangos szondát tartalmaz egy kötegelt tartályban vagy egy in-line áramlási cellás reaktorban. Az ultrahangos szétesés szondája (sonotrode) nagyon magas frekvencián rezeg a folyadékban, és intenzív ultrahangos kavitációt hoz létre a folyadékban. Minden kavitációs buborék összeomlása erőteljes nyíróerőket eredményez, amelyek megszakítják az agglomerátumokat, aggregátumokat és még az elsődleges részecskéket is. Az ultrahangos kavitáció nagy sebességű kavitációs streaminget is eredményez akár 1000 km / h sebességgel. A kavitációs folyadéksugarak ütköznek a részecskeagglomerátumokkal, megrepesztik a sejtfalakat, javítják az anyagátadást a hígtrágyán belül, és diszpergálják a szilárd anyagokat a folyadék térfogatában. Az ultrahangos kavitációs mezőben a nyomás gyorsan és ismételten váltakozik a vákuum és az 1000bar között. Egy 4 keverőlapáttal rendelkező forgó keverőnek megdöbbentő 300 000 fordulat / perc sebességgel kell működnie, hogy elérje a váltakozó nyomásciklusok azonos gyakoriságát. A hagyományos rotációs keverők és a rotor-állórész keverők sebességük korlátozása miatt nem hoznak létre jelentős mennyiségű kavitációt.
Érdekli a nanorészecskék alulról felfelé történő szintézise? – További információért kattintson ide!
Ultrahangos szétesés UIP2000hdT részecskediszperziókhoz rozsdamentes acél reaktorban
Laboratóriumi ultrahangos szétesések
A szonda típusú ultrahangos készülékek nagyon hasznos eszközök minden laboratóriumban. Az ultrahangos szonda (más néven sonotrode) egy egyszerű geometria és könnyen tisztítható titánrúd, amely ultrahangos rezgéseket kapcsol folyadékba. A Hielscher ultrahangos szondákat és tippeket készít széles méretválasztékban. A szilárd anyagok leggyakoribb széteséséhez a laboratóriumban nagyon hasznosak az ultrahangos szondák 3, 7, 14 vagy 22mm csúcsátmérővel. Más szondaméretek és egyedi méretű ultrahangos szondák is rendelkezésre állnak. Tipikus ultrahangos készülékek laboratóriumi széteséshez 100-400 watt ultrahangos teljesítmény.
Ipari ultrahangos szétesések
A Hielscher ipari szétesésgátlók nagy teljesítményű ultrahangos processzorok, amelyeket nagy hígtrágya-áramok nagy teherbírású folyamatos szétesésére terveztek. Ezek az ipari rendszerek könnyen kezelik a magas szilárd koncentrációkat. Az ipari ultrahangos szondák karimával vannak ellátva, amely bármilyen irányban acéltartályokra, üvegreaktorokra vagy műanyag tartályokra szerelhető. Az ultrahangos edény vagy áramlási cella nyomása fokozza az akusztikus kavitációt és ezáltal az ultrahangos folyamatot. A tipikus ultrahangos ipari szétesési berendezések 1000 és 16 000 watt közötti ultrahangos teljesítményt nyújtanak sonotrode-onként.
Iparágak, ahol az ultrahangos szétesés széles körben megtalálható:
- Szilárd/folyékony készítmények diszpergálása, feloldása, keverése
- anyagtudomány
- A minta előkészítése az elemzés előtt
- Nanorészecske-alkalmazások
- Részecske funkcionalizálás
- Fázisátviteli reakciók
- Kristályosodás / csapadék
- élelmiszer-feldolgozás
- Papíripar
- biomassza lebontása
Hogyan lehet megvásárolni a megfelelő ultrahangos szétesést?
A Hielscher Ultrasonics régóta tapasztalt gyártója a nagy teljesítményű ultrahangos szétesésnek, amelyeket a részecskék diszpergálására és törésére, vagy folyadékokban lévő porok feloldására használnak. Piacvezetőként a Hielscher ultrahangos széteséseket és homogenizátorokat tervez, gyárt és forgalmaz a laboratóriumból és a padról a teljes ipari méretre.
Segítünk megválaszolni a következő kérdéseket, hogy megtaláljuk az alkalmazásához és igényeihez legmegfelelőbb ultrahangos szétesést:
- Mi a célalkalmazásod?
- Mi az a tipikus mennyiség, amelyet fel kell dolgozni?
- Melyek a folyamat kritikus tényezői?
- Melyek azok a minőségi előírások, amelyeket teljesíteni kell?
Jól képzett és tapasztalt munkatársaink segítenek Önnek bármilyen kérdésben és a folyamat koncepciójában. A Hielscher Ultrasonics mélyreható tanácsadást kínál az ultrahangos folyamatokról, hogy segítsen ügyfeleinknek megtalálni az optimális ultrahangos készüléket. De a Hielscher szolgáltatása itt nem ér véget, az ügyfeleket akár létesítményeikben, akár ultrahangos folyamatlaboratóriumunkban és műszaki központunkban képezzük ki, hogy segítsük őket a folyamatfejlesztés, optimalizálás és méretnövelés során.
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok könnyen nagyon nagy amplitúdókat szállítanak, amelyek szükségesek a kemény részecskék és agglomerátumok töréséhez vagy a nagy szilárd koncentrációjú szuszpenziók feldolgozásához. A Hielscher ipari szétesésgátlók akár 200μm amplitúdókkal is működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. További tartozékok, mint például emlékeztető szarvak, áramlási cellák, szonikációs reaktorok és teljes recirkulációs beállítások könnyen elérhetők, és lehetővé teszik az ultrahangos rendszer konfigurálását a folyamat követelményeihez.
Kifinomult ultrahangos szétesések és oldók
A Hielscher Ultrasonics a nagy teljesítményű szétesésre összpontosít, a legmagasabb felhasználóbarát és a legmodernebb műszaki fejlesztésekkel. Ez azt jelenti, hogy a Hielscher laboratóriumi szétesésgátlók szabványai egyre inkább alkalmazkodnak az ipari gépek intelligenciájához. A felhasználó vezérelheti a Hielscher digitális ultrasonicatorjait böngésző távirányítóján keresztül. Az automatikus adatrögzítő szoftver minden fontos ultrahangos paramétert, például nettó teljesítményt, teljes teljesítményt, amplitúdót, hőmérsékletet, nyomást, időt és dátumot CSV fájlként ír egy beépített SD-kártyára. Továbbá, az ultrahangos szétesés programozható automatikus kikapcsolásra egy meghatározott idő vagy egy adott energiabevitel után, vagy programozható pulzáló szonikációs módok. A dugaszolható hőmérséklet- és nyomásérzékelők lehetővé teszik a minta körülményeinek gondos nyomon követését. Mivel a hőérzékeny anyagok hőmérséklet-szabályozása döntő tényező a folyamateredmények minősége szempontjából, a Hielscher különböző megoldásokat kínál a folyamat hőmérsékletének a célzott hőmérsékleti tartományban tartására.
A Hielscher ultrasonicators kifinomult funkciói biztosítják a legmagasabb folyamatszabályozást, megbízható és reprodukálható szonikációs eredményeket, felhasználóbarát és munkakomfortot.
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak biztosítani. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdók esetén testreszabott ultrahangos sonotrodes áll rendelkezésre. Az ilyen nagy amplitúdójú futtatás képessége lehetővé teszi ügyfeleink számára, hogy az elsődleges részecskéket hatékonyan nanoméretűre őröljék. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
További információ ultrahangos oldó- és oldógépekről!
minőség – Németországban készült
Családi tulajdonban lévő és családi vállalkozásként a Hielscher büszke az ultrahangos processzorok kiváló minőségére. Minden ultrahangos készüléket terveztek, gyártottak és teszteltek székhelyünkön Teltow közelében, Berlin, Németország. A Hielscher ultrahangos berendezésének robusztussága lehetővé teszi az 24/7 működést nagy teherbírású és igényes környezetben.
Hielscher ultrahangos szétesést vásárolhat minden különböző méretben, és az árkategória megfizethető ultrahangos készüléket kínál, amely megfelel a költségvetésének. A részecskék szétesésétől a kis laboratóriumi fiolákban a szuszpenziók folyamatos áramlású széteséséig az ipari termelésben, a Hielscher Ultrasonics megfelelő szétesést biztosít az Ön számára! Kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot – Örömmel ajánljuk Önnek a legmegfelelőbb ultrahangos készüléket!
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
Irodalom / Hivatkozások
- 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.