Probe-Type Sonication- ը ընդդեմ Ուլտրաձայնային Լոգանքի. Արդյունավետության համեմատություն
Ձայնավորման գործընթացները կարող են իրականացվել զոնդի տիպի ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորի կամ ուլտրաձայնային բաղնիքի օգտագործմամբ: Թեև երկու մեթոդներն էլ կիրառում են ուլտրաձայնային նմուշը, կան արդյունավետության, արդյունավետության և գործընթացի հնարավորությունների զգալի տարբերություններ: Զոնդի տիպի ուլտրաձայնային սարքերը կտրուկ գերազանցում են ուլտրաձայնային լոգանքը, երբ խոսքը վերաբերում է ուլտրաձայնի ինտենսիվությանը, ամպլիտուդին, միասնական մշակմանը և վերարտադրելիությանը:
Այն ցանկալի հետեւանքները են ultrasonication հեղուկների – ներառյալ հոմոգենացում,, Ցրված,, Deagglomeration,, ֆրեզերային,, էմուլսացիա,, Էքստրակտ,, lysis,, Անջատումը եւ sonochemical էֆեկտներ - են առաջացրել cavitation. Բարձր էներգիայի Ուլտրաձայնային ներդիրը հեղուկ միջավայրում ներդնելով, ձայնային ալիքները փոխանցվում են հեղուկի մեջ եւ ստեղծում են փոփոխական բարձր ճնշման (սեղմում) եւ ցածր ճնշման (հազվադեպ) ցիկլեր `կախված հաճախականությունից: Ցածր ճնշման ցիկլի ժամանակ բարձր ինտենսիվությամբ ուլտրաձայնային ալիքները հեղուկում ստեղծում են փոքր վակուումային փուչիկները կամ բացթողումները: Երբ փուչիկները հասնում են այն ծավալին, որտեղ նրանք այլեւս չեն կարողանում ներծծվել էներգիա, դրանք բարձր ճնշման ցիկլի ժամանակ ուժեղանում են: Այս երեւույթը կոչվում է կավիտացիա: Ներխուժման ընթացքում շատ բարձր ջերմաստիճան (մոտ 5000K) եւ ճնշումները (մոտ 2000 մետր) հասնում են տեղական մակարդակում: Կավիտացիայի փուչիկի ներխուժումը հանգեցնում է մինչեւ 280 մ / վ արագության հեղուկների: [Suslick 1998]
Moholkar et al. (2000 թ.), Գտել է, որ փուչիկները տարածաշրջանում ամենաբարձր Cavitation ինտենսիվության ենթարկվել ժամանակավոր միջնորդությունը, իսկ փուչիկները տարածաշրջանում ամենացածր Cavitation ինտենսիվության ենթարկվել կայուն / oscillatory միջնորդությունը: Անցողիկը փլուզումը փուչիկները, որ առաջացնում է տեղական ջերմաստիճանի եւ ճնշման maxima գտնվում է արմատի դիտարկված հետեւանքների ուլտրաձայնային վրա քիմիական համակարգերի.
The ինտենսիվությունը ultrasonication մի ֆունկցիա էներգետիկ մուտքագրման եւ sonotrode մակերեսով: Տվյալ էներգիայի կիրառվում է ավելի մեծ մակերեսի տարածքը sonotrode, իսկ ցածր ինտենսիվության Ուլտրաձայնային.
Ուլտրաձայնային ալիքները կարող են առաջանալ տարբեր տեսակի ուլտրաձայնային համակարգերով: Հետեւյալ, տարբերությունները sonication օգտագործելով ուլտրաձայնային բաղնիք, ուլտրաձայնային զոնդ սարքը բաց նավի եւ ուլտրաձայնային ստուգվել սարքի հետ հոսքի բջջային պալատի չի կարելի համեմատել:
Համեմատությունը cavitational տաք տեղում բաշխման
Ուլտրաձայնային կիրառման համար օգտագործվում են ուլտրաձայնային զոնդեր (սոնոտրոդներ / բեղիկներ) և ուլտրաձայնային լոգարաններ: “Ուլտրաձայնային ախտահանման այս երկու մեթոդներից զոնդը ավելի արդյունավետ և հզոր է, քան ուլտրաձայնային բաղնիքը նանոմասնիկների ցրման կիրառման մեջ; Ուլտրաձայնային լոգանքի սարքը կարող է ապահովել թույլ ուլտրաձայնային ազդեցություն մոտավորապես 20-40 Վտ/լ հզորությամբ և շատ ոչ միասնական բաշխմամբ, մինչդեռ ուլտրաձայնային զոնդ սարքը կարող է ապահովել 20,000 Վտ/լ հեղուկի մեջ: Այսպիսով, դա նշանակում է, որ ուլտրաձայնային զոնդ սարքը գերազանցում է ուլտրաձայնային լոգանքի սարքը 1000 գործակցով:” (տես Asadi et al., 2019)
Ուլտրաձայնային բաղնիք
Է ուլտրաձայնային բաղնիք, cavitation տեղի է ունենում ոչ կերպարանակից եւ անկառավարելի տարածվում տանկի. Որ sonication ազդեցություն է ցածր ինտենսիվության եւ անհավասար տարածումը: Կրկնելիությունը եւ scalability գործընթացի շատ աղքատ.
Պատկերված գրանշանները ցույց է տալիս արդյունքները փայլաթիթեղի թեստավորման ուլտրաձայնային տանկի. Հետեւաբար, մի բարակ ալյումինե կամ թիթեղյա փայլաթիթեղի, որը տեղադրված է ներքեւի մասում է ջրային լցված ուլտրաձայնային տանկի. Այն բանից հետո, sonication, միայնակ էրոզիայի նշանները տեսանելի են: Այդ միայնակ perforated ԿԵՏԵՐ եւ անցքեր փայլաթիթեղի ցույց են տալիս, cavitational թեժ կետերը: Պայմանավորված է ցածր էներգիայի եւ անհավասար բաշխումը ուլտրաձայնային շրջանակներում տանկի, որ էրոզիայի նշանները տեղի է ունենում միայն տեղում իմաստուն. Հետեւաբար, ուլտրաձայնային վաննաներ հիմնականում օգտագործվում են մաքրման դիմումները.
Այն գործիչները ստորեւ ցույց են տալիս անհավասարաչափ բաշխում cavitational թեժ կետերում տված ուլտրաձայնային բաղնիք: Նկ. 2, բաղնիք հետ ստորին տարածքում 20×10 սմ է օգտագործվել:
Համար չափումների ցույց է Նկ. 3, ուլտրաձայնային բաղնիք հետ ներքեւի տարածության 12x10cm արդեն օգտագործվել է:
Երկու չափումներ բացահայտում է, որ բաշխումը ուլտրաձայնային Ճառագայթահարող դաշտում ուլտրաձայնային տանկերի շատ անհավասար.
Ուսումնասիրությունը ուլտրաձայնային ճառագայթման տարբեր վայրերում բաղնիք, ցույց է տալիս զգալի տարածական տատանումները է cavitation ինտենսիվության է ուլտրաձայնային բաղնիք:
Նկար 4 ստորեւ համեմատում արդյունավետությունը ուլտրաձայնային բաղնիք եւ ուլտրաձայնային հետաքննություն սարքը օրինակ են, որ decolorization մասին azo երանգ մեթիլ Violet.
Dhanalakshmi et al. գտել իրենց ուսումնասիրության, որ Հուշել տիպի ուլտրաձայնային սարքեր ունեն մի բարձր տեղայնացվել է ուժգնությունը համեմատ տանկի տիպի եւ հետեւաբար, ավելի տեղայնացված է մտնում, քանի պատկերված է Նկ. 4 Սա նշանակում է ավելի բարձր ինտենսիվությունը եւ արդյունավետությունը sonication գործընթացի:
An Ուլտրաձայնային setup, ինչպես ցույց է տրված նկարում 4, հնարավորություն է տալիս լիարժեք վերահսկողության կարեւորագույն պարամետրերի - լիություն, ճնշման, ջերմաստիճանի, մածուցիկության, կենտրոնացումը, ռեակտորը ծավալը:
Probe տիպի sonication հետ Uf200 ः տ
Pic 1: Ուլտրաձայնային sonotrode փոխանցելու ձայնային ալիքներ մեջ հեղուկ: The fogging տակ է sonotrode մակերեւույթին ցույց է տալիս, cavitational տաք տեղում տարածքը.
- ինտենսիվ
- կենտրոնացած
- լիովին վերահսկելի
- նույնիսկ բաշխման
- reproducible
- գծային scale-up
- խմբաքանակի եւ-line
Ուլտրաձայնային Probe Սարքի բաց գավաթ
Երբ նմուշները sonicated օգտագործելով ուլտրաձայնային հետաքննություն սարքը, ինտենսիվ sonication գոտին ուղղակիորեն տակ է sonotrode / ստուգվել. The ուլտրաձայնի սարքավորւոմներ ճառագայթում հեռավորությունը սահմանափակվում է որոշակի տարածքում sonotrode ի հուշում. (Տես, pic.1)
Ուլտրաձայնային գործընթացները բաց տարաների հիմնականում օգտագործվում են տեխնիկատնտեսական փորձարկման եւ ընտրանքային պատրաստման փոքր ծավալների.
Ուլտրաձայնային զոնդ սարք շարունակական հոսքի ռեժիմում
Առավել բարդ sonication արդյունքներ են ձեռք բերվել են շարունակական մշակման փակ հոսքի միջոցով ռեժիմում. Բոլոր նյութերը մշակվում են նույն ուլտրաձայնային ինտենսիվությամբ, քանի որ հոսքը ուղին եւ նստավայրը անգամ է ուլտրաձայնային ռեակտորի պալատի վերահսկվում է:
Նկ. 4: 1 կվտ ուլտրաձայնային համակարգ UIP1000hd հոսքի բանտախցում եւ պոմպ
Գործընթացի արդյունքները ուլտրաձայնային հեղուկ վերամշակման համար տվյալ պարամետր կոնֆիգուրացիայից են գործառույթը էներգիայի մեկ վերամշակված ծավալով: Այդ ֆունկցիան փոխվում է փոփոխությունների առանձին պարամետրերի. Բացի այդ, փաստացի ելքային հզորությամբ եւ ինտենսիվությունը մեկ մակերեսը sonotrode է ուլտրաձայնային միավորի կախված է պարամետրերի.
Որ cavitational ազդեցությունը ուլտրաձայնային վերամշակման կախված է մակերեսային ինտենսիվության, որը decribed է լիություն (ա), ճնշման (P), ռեակտորը ծավալը (VR), իսկ ջերմաստիճանը (T), կպչունություն (η) եւ այլոց: Plus եւ մինուս նշանները ցույց են տալիս դրական կամ բացասական ազդեցությունը կոնկրետ պարամետրի վրա sonication ինտենսիվության.
Ըստ վերահսկելով ամենակարեւոր պարամետր է sonication գործընթացի գործընթացը լիովին պարբերաբար, եւ արդյունքները կարող են մասշտաբը ամբողջությամբ գծային. Տարբեր տեսակի sonotrodes եւ ուլտրաձայնի սարքավորւոմներ հոսքը բջջային ռեակտորների թույլ են տալիս, որ XIX դարը որոշակի գործընթացի պահանջների:
ամփոփում
մինչդեռ մի Ուլտրաձայնային բաղնիք ապահովում է թույլ sonication հետ մոտ: 20-40 W / L եւ շատ ոչ միասնական բաշխում, ուլտրաձայնային զոնդ տիպի սարքեր կարող է հեշտությամբ զույգ մոտ: 20.000 W / L մեջ վերամշակված միջին: Սա նշանակում է, որ ուլտրաձայնային Հուշել-տիպը սարքը գերազանցում է ուլտրաձայնային լոգանք կողմից գործոնով 1000 (1000x բարձր էներգիայի մեկ ծավալի) պայմանավորված է մի կենտրոնացած եւ համազգեստ Ուլտրաձայնային իշխանությունը մուտքային. Որ ամբողջական վերահսկողություն են ամենակարեւոր sonication պարամետրեր ապահովում է ամբողջությամբ reproducible արդյունքներ եւ գծային scalability որ գործընթացի արդյունքների:
Pic.3: sonication է բաց փորձանոթ օգտագործելով Ուլտրաձայնային Lab սարք հետ sonotrode / ստուգվել
Գրականություն / հղումներ
- Ասադի, Ամին; Փուրֆաթահ, Ֆարզադ; Miklós Szilágyi, Imre; Աֆրանդ, Մասուդ; Զիլա, Գավել; Սեոն Ան, Հո; Wongwises, Սոմչայ; Մին Նգուեն, Հոանգ; Արաբկոհսար, Ահմադ; Mahian, Omid (2019): Sonication բնութագրերի ազդեցությունը կայունության, ջերմաֆիզիկական հատկությունների և նանոհեղուկների ջերմային փոխանցման վրա. համապարփակ վերանայում: Ultrasonics Sonochemistry 2019 թ.
- Dhanalakshmi, Ն. P .; Nagarajan, Ռ. (2011 թ.): Ուլտրաձայնային ակտիվացումը քիմիական դեգրադացիայի մեթիլ Violet: Փորձնական ուսումնասիրություն: Ի: աշխարհների Acsd. Գիտություն. Enginee Tech 2011, Vol.59, 537-542:
- Kiani, H .; Zhang, Զ. Դելգադո, Ա .; Sun, D.-W. (2011), ուլտրաձայնային օժանդակությամբ նուկլեացմամբ որոշ հեղուկ եւ պինդ մոդելային սննդի ընթացքում սառեցման: Ի: Food Res. Intl. 2011 թ., Vol.44 / No.9, 2915-2921.
- Moholkar, Վ. Ս .; Sable, Ս. P .; Pandit, Ա. Բ. (2000 թ.): Գծում ենք Cavitation ինտենսիվության է ուլտրաձայնային բաղնիք, օգտագործելով ակուստիկ արտանետումը: Ի: AIChE J. 2000, Vol.46 / No.4, 684-694:
- Nascentes, C. C .; Korn, Մ .; Սուսան C. S .; Arruda, Մ. Ա. Զ. (2001): օգտագործումը ուլտրաձայնային վաննաներ վերլուծական հայտերի Նոր մոտեցում օպտիմալացման պայմաններում. Ի Ջ Braz. Chem. Soc. 2001, Vol.12 / No.1, 57-63:
- Սանտոս, Հ.Մ. Լոդեյրո, Կ., Կապելո-Մարտինեզ, Ջ.-Լ. (2009): Ուլտրաձայնի ուժը. Ուլտրաձայնային հետազոտություն քիմիայում. վերլուծական կիրառություն. (խմբ.՝ J.-L. Capelo-Martinez): Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
- Suslick, KS (1998): Քիրք-Օթմեր քիմիական տեխնոլոգիաների հանրագիտարան; 4-րդ Էդ. Ջ. Ուայլի & Որդիներ `Նյու Յորք, 1998, հ. 26, 517-541:
Փաստեր Worth Իմանալով
Ուլտրաձայնային հյուսվածքների Homogenizers հաճախ կոչվում է որպես ստուգվել sonicator, sonic lyser, ուլտրաձայնային disruptor, ուլտրաձայնային սրող, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, բջջային քայքայիչների, ուլտրաձայնային disperser կամ լուծիչի: Այն տարբեր պայմանները հանգեցնում են տարբեր ծրագրեր, որոնք կարող են կատարվել է sonication.