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Degasaggio ad ultrasuoni e schiumatura di liquidi

Il degasaggio e la schiumatura dei liquidi è un'operazione di applicazione interessante di Dispositivi a ultrasuoni. In questo caso l'ultrasuono rimuove dal liquido le piccole bolle di gas in sospensione e riduce il livello di gas disciolto al di sotto del livello di equilibrio naturale.

Il degasaggio e la schiumatura di liquidi è necessario per molti scopi, come ad esempio:

  • preparazione del campione prima della misurazione della dimensione delle particelle evitare errori di misura
  • olio e lubrificante Degasaggio prima di pompare per ridurre l'usura della pompa dovuta alla cavitazione
  • degassificazione di alimenti liquidi, ad esempio succo, salsa o vino, al fine di ridurre la crescita microbica e aumentare la durata di conservazione
  • degassamento di polimeri e vernici prima dell'applicazione e dell'indurimento

Nel caso di liquidi sonori, le onde sonore che si propagano dalla superficie irradiante nel fluido liquido provocano l'alternanza di cicli ad alta (compressione) e bassa pressione (rarefazione), con frequenze variabili a seconda della frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, le onde ultrasoniche possono creare piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Il gran numero di piccole bolle genera un'elevata superficie totale di bolle. Le bolle sono anche ben distribuite nel liquido. Il gas disciolto migra in queste bolle sotto vuoto (bassa pressione) attraverso la grande superficie e aumenta la dimensione delle bolle.
Le onde acustiche supportano il contatto e la coalescenza di bolle adiacenti che portano ad una crescita accelerata delle bolle. Le onde di sonicazione contribuiranno anche a scuotere le bolle dalle superfici del recipiente e costringeranno le bolle più piccole che riposano sotto la superficie liquida a salire attraverso e rilasciare il gas intrappolato nell'ambiente.

Metterlo alla prova

Il processo di degasaggio e schiumatura dei liquidi può essere reso facilmente visibile. In un bicchiere di acqua di rubinetto appena versata, l'ultrasonicazione costringerà le piccole bolle sospese (nuvolosità) a fondersi e a salire rapidamente. Potete vedere questo effetto nell'immagine di avanzamento qui sotto. Clicca sull'immagine qui sotto per ingrandire le immagini.

Degasaggio ad ultrasuoni dell'acqua utilizzando un processore ad ultrasuoni UP200S (200 Watt).
degasaggio ad ultrasuoni dell'acqua (5 secondi)

L'olio agitato contiene un elevato numero di bolle sospese (schiuma). In particolare nei refrigeranti, questo è un problema, in quanto le bolle favoriscono l'usura indotta dalla cavitazione nelle pompe e negli ugelli. L'immagine di seguito mostra l'effetto di schiumatura ad ultrasuoni. Clicca sull'immagine qui sotto per ingrandire le immagini.

Degasaggio ad ultrasuoni dell'olio con un processore ad ultrasuoni UP200S (200 Watt).
degasaggio ultrasonico dell'olio (5 secondi)

Anche in acqua calma, ad esempio dopo 24 ore, la sonicazione genera piccole bolle nell'acqua limpida. Queste bolle si riempiono di gas disciolto, che migra nelle bolle. Di conseguenza le bolle crescono e si spostano verso l'alto. L'effetto degassante è ben visibile in qualsiasi liquido traslucido.
Poiché l'ultrasuono migliora la risalita di piccole bolle sospese sulla superficie del liquido, riduce anche il tempo di contatto tra la bolla e il liquido. Per questo motivo, limita anche la ridissoluzione del gas dalla bolla al liquido. Questo è di particolare interesse per liquidi con viscosità più elevata, come olio o resina. Poiché le bolle devono spostarsi sulla superficie del liquido, il degasaggio ad ultrasuoni funziona meglio se il contenitore è poco profondo, in modo che il tempo per la superficie sia più breve.

Oltre gli effetti visibili

Mentre la determinazione visibile degli effetti di degasaggio è limitata nella precisione, le misurazioni del contenuto di gas, ad esempio mediante radiografia neutronica, sono un modo più accurato per parlare dell'efficienza di degasaggio ad ultrasuoni.

I fluidi contengono una certa quantità di gas disciolto. La concentrazione del gas dipende da fattori quali la temperatura, la pressione ambiente, l'agitazione del liquido. In condizioni costanti, la concentrazione di gas si avvicina all'equilibrio. Il degasaggio ad ultrasuoni cambierà le condizioni, perché il liquido è esposto a bolle a bassa pressione e all'agitazione. Pertanto, l'ultrasuoni abbasserà la concentrazione di gas nel liquido al di sotto del precedente livello di equilibrio.
Quando la sonicazione si arresta e le condizioni iniziali sono ristabilite, la concentrazione di gas si avvicina lentamente al livello di equilibrio iniziale, a meno che il liquido non sia esposto ad alcun gas, ad esempio in una bottiglia chiusa. Poiché la ridissoluzione del gas nel liquido è piuttosto lenta, è possibile lavorare con il liquido a basso contenuto di gas dopo la sonicazione. Il grafico sottostante illustra questo effetto. (Clicca per ingrandire.)

Illustrazione del degasaggio ad ultrasuoni

Degasaggio prima dell'emulsione e della dispersione

Il degasaggio ad ultrasuoni può contribuire in modo significativo alla qualità delle dispersioni e delle emulsioni.

Il problema

Emulsioni e dispersioni contengono spesso tensioattivi per aumentare la stabilità. I tensioattivi inibiscono il contatto e la coalescenza o l'agglomerazione del materiale disperso nella fase liquida. Per questo, i tensioattivi formeranno uno strato intorno ad ogni particella. Gli stessi tensioattivi possono anche incapsulare bolle di gas che sono state sospese nella fase liquida. Queste bolle stabilizzate possono rivelarsi molto robuste. Consuma il tensioattivo, riduce la qualità dell'emulsione o della dispersione e può generare letture irregolari durante la misurazione delle dimensioni delle particelle.

La soluzione

Per ridurre il problema delle bolle di gas stabilizzate, i liquidi possono essere semplicemente degassati mediante sonicazione. Prima di aggiungere la fase di dispersione, come olio o polvere, sonicare il liquido fino a quando il numero di bolle generate si riduce. Quando si mescola altro materiale, evitare di generare nuove bolle o un vortice mentre si mescola. Questo aumenterebbe rapidamente il contenuto di gas.

Forzare l'anidride carbonica verso l'esterno

L'effetto del degasaggio viene utilizzato nei test di tenuta di lattine e bottiglie contenenti bevande gassate, come cola, soda o birra. Clicca qui per maggiori informazioni.

Degasaggio ad ultrasuoni in breve

Il degasaggio a ultrasuoni dei liquidi funziona meglio se siete voi:

  • applicare ampiezze da basse a moderate
  • utilizzare sonotrodi con una superficie maggiore
  • fornire una bassa pressione o vuoto sopra la superficie del liquido
  • riscaldare il liquido
  • incorporare un contenitore poco profondo
  • evitare agitazione turbolenta

Il degasaggio ad ultrasuoni può essere utilizzato in modalità batch o a flusso. Nel caso di un'operazione di flusso, è necessario installare un tubo di scarico del gas e applicare una pompa del gas.

Richiesta di altre informazioni!

Per il degasaggio e la schiumatura dei volumi di seguito indicati, si consiglia di utilizzare i seguenti dispositivi. Utilizzate il modulo sottostante per descrivere le vostre esigenze di degasaggio dei liquidi. Controlla gli articoli di tuo interesse e saremo lieti di inviarti una proposta per questo dispositivo.









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