კვლევის ტიპი Sonication წინააღმდეგ ულტრაბგერითი აბაზანა: ეფექტურობა შედარება
სონიკაციის პროცესები შეიძლება განხორციელდეს ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის ან ულტრაბგერითი აბაზანის გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ორივე ტექნიკა იყენებს ულტრაბგერას ნიმუშზე, არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავებები ეფექტურობაში, ეფექტურობასა და პროცესის შესაძლებლობებში. ზონდის ტიპის ულტრაბგერითები მკვეთრად აჯობებენ ულტრაბგერით აბაზანას, როდესაც საქმე ეხება ულტრაბგერითი ინტენსივობას, ამპლიტუდას, ერთგვაროვან დამუშავებას და რეპროდუცირებას.
სასურველი ეფექტები სითხეების ულტრაბგერითიდან – მათ შორის ჰომოგენიზაცია, გაყოფა, Deagglomeration, Milling, ემულსიფიკაცია, ექსტრაქცია, ლიზი, დაშლა და sonochemical ეფექტი - გამოწვეულია cavitation. მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი თხევადი სახით შემოღების გზით, ხმის ტალღები სითხის ტრანსფორმაციას ახდენენ და ქმნიან ალტერნატიულ მაღალ წნევას (შეკუმშვას) და დაბალი წნევით (არანჟირება) ციკლის სიხშირეზე დამოკიდებულებას. დაბალი წნევის ციკლის დროს, მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღები თხევადი ვაკუუმური ბუშტების ან ვაიდის შექმნას ქმნის. როდესაც ბუშტები მიიღებენ მოცულობას, რომლითაც მათ აღარ შეუძლიათ ენერგიის მიღება, ისინი ზეწოლას ახდენენ მაღალი წნევის ციკლის დროს. ამ ფენომენს უწოდა კვატაცია. ჭაბურღილის დროს ძალიან მაღალი ტემპერატურა (დაახლოებით 5,000 კ) და ზეწოლა (2,000 სმ). Cavitation bubble of implosion ასევე იწვევს 280m / s სიჩქარის თხევადი გამანადგურებლებზე. [Suslick 1998]
მოჰოლქარი და სხვები. (2000) აღმოაჩინა, რომ ბუშტები რეგიონში უმაღლესი cavitation ინტენსივობის განიცადა გარდამავალი მოძრაობის, ხოლო ბუშტები რეგიონში ყველაზე დაბალი cavitation ინტენსივობის განიცადა სტაბილური / oscillatory მოძრაობის. ბუშტების ტრანზიტორული კოლაფსი, რომელიც ადგილობრივ ტემპერატურასა და წნევის მაქსიმუმს წარმოშობს, ქიმიური სისტემების ულტრაბგერითი ეფექტის გამოვლენილია.
ულტრაბგერინობის ინტენსივობა არის ენერგიის შეყვანის ფუნქცია და სინოტოდის ზედაპირის ფართობი. მოცემული ენერგიის შეყვანისთვის გამოიყენება: სინოტოდის ზედაპირის ფართობი, ულტრაბგერითი ინტენსივობის ინტენსივობა.
ულტრაბგერითი ტალღები შეიძლება გენერირებული სხვადასხვა სახის ულტრაბგერითი სისტემები. შემდეგ, განსხვავებები sonication გამოყენებით ულტრაბგერითი აბანო, ულტრაბგერითი გამოძიების მოწყობილობა ღია გემის და ულტრაბგერითი გამოძიების მოწყობილობა ნაკადის საკანში პალატის იქნება შედარებით.
Cavitational ცხელ წერტილში განაწილების შედარება
ულტრაბგერითი გამოყენებისთვის გამოიყენება ულტრაბგერითი ზონდები (სონოტროდები / რქები) და ულტრაბგერითი აბაზანები. “ულტრაბგერითი დამუშავების ამ ორ მეთოდს შორის, ზონდი უფრო ეფექტური და ძლიერია, ვიდრე ულტრაბგერითი აბაზანა ნანონაწილაკების დისპერსიის გამოყენებისას; ულტრაბგერითი აბაზანის მოწყობილობას შეუძლია უზრუნველყოს სუსტი ულტრაბგერითი გამოსხივება დაახლოებით 20-40 W/L და ძალიან არაერთგვაროვანი განაწილებით, ხოლო ულტრაბგერითი ზონდის მოწყობილობას შეუძლია მიაწოდოს 20,000 W/L სითხეში. ამრიგად, ეს ნიშნავს, რომ ულტრაბგერითი ზონდი აღემატება ულტრაბგერითი აბაზანის მოწყობილობას 1000-ით.” (შდრ. Asadi et al., 2019)
ულტრაბგერითი აბანო
ულტრაბგერითი აბანოში, კავიტაცია ხდება არაკონფიგურირებული და უკონკურენტულად გავრცელებული სატანკო საშუალებით. Sonication ეფექტი არის დაბალი ინტენსივობის და არათანაბარი გავრცელდა. პროცესის განმეორებადობა და მასშტაბი ძალიან ცუდია.
ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს, რომ ულტრაბგერითი სატანკოში კილიტა ტესტირება ხდება. აქედან გამომდინარე, თხელი ალუმინის ან კალის კილიტა მოთავსებულია ბოლოში წყლის შევსებული ულტრაბგერითი სატანკო. გამონაბოლქვის შემდეგ ჩანს ერთი ეროზიის ნიშნები. ამ პერფორირებული ლაქები და ხვრელები კილიტაში მიუთითებენ cavitational ცხელ წერტილებში. იმის გამო, რომ დაბალი ენერგია და არათანაბარი ულტრაბგერითი დისტანციის განაწილება სატანკოში, ეროზიის ნიშნები ხდება მხოლოდ ადგილზე ბრძენი. აქედან გამომდინარე, ულტრაბგერითი აბაზანები ძირითადად გამოიყენება დასუფთავების პროგრამა.
ქვემოთ მოყვანილი მაჩვენებლები აჩვენებს, რომ არათანაბარი განაწილება ცივიტაციური ცხელი წერტილების ულტრაბგერითი აბანოში. ფიგურა 2, აბანო ქვედა ფართობი 20×გამოყენებულია 10 სმ.
ნახაზზე ნაჩვენები გაზომვებისთვის გამოყენებულია ულტრაბგერითი აბაზანა 12x10cm ქვედა სივრცეში.
ორივე გაზომვები ცხადყოფს, რომ ულტრაბგერითი დასხივების სფეროში განაწილება ულტრაბგერითი ტანკებში ძალიან არათანაბარია.
შესწავლა ულტრაბგერითი დასხივება სხვადასხვა ადგილებში აბანო გვიჩვენებს მნიშვნელოვანი სივრცითი ვარიაციები cavitation ინტენსივობის ულტრაბგერითი აბაზანა.
4 ქვემოთ მოყვანილია ულტრაბგერითი აბანოს ეფექტურობა და ულტრაბგერითი გამოსაკვლევი მოწყობილობა, რომელიც გამოიხატება azo საღებავი მეთილის ვილეტის დეკოლარიზაციით.
დონალაშმი და სხვები. მათი კვლევის შედეგად გამოსაძიებელი ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობები აქვს მაღალი ლოკალიზებული ინტენსივობა შედარებით სატანკო ტიპისა და აქედან გამომდინარე, უფრო დიდი ლოკალიზებული ეფექტი, როგორც გამოსახულია ნახაზში 4. ეს ნიშნავს, რომ გამონაბოლქვის პროცესის უფრო მაღალი ინტენსივობა და ეფექტურობა.
ულტრაბგერითი კონფიგურაცია, როგორც სურათზე 4, საშუალებას იძლევა სრული კონტროლი ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრების - ამპლიტუდის, წნევის, ტემპერატურის, სიბლანტის, კონცენტრაციის, რეაქტორი მოცულობის სრული კონტროლი.
Probe ტიპის sonication ერთად Uf200 ः t
პიქტოგრამა 1: ულტრაბგერითი სინოტროდი ხმოვან ტალღებს გადააქვს სითხეზე. სინოტოდის ზედაპირის ქვეშ ჩამონგრევა მიუთითებს cavitational ცხელ წერტილში.
- ინტენსიური
- ორიენტირებული
- სრულად კონტროლირებადი
- კი განაწილება
- რეპროდუცირებადი
- ხაზოვანი მასშტაბი
- სურათების და ონლაინ რეჟიმში
ულტრაბგერითი ზონდი მოწყობილობა ღია ყუთში
როდესაც ნიმუშები sonicated გამოყენებით ულტრაბგერითი გამოძიების მოწყობილობა, ინტენსიური sonication ზონაში პირდაპირ ქვეშ sonotrode / probe. ულტრაბგერითი დასხივების მანძილი შემოიფარგლება sonotrode- ის წვერიდან. (იხ. pic.1)
ულტრაბგერითი პროცესები ღია ყუთებში ძირითადად გამოიყენება მიზანშეწონილობის შესამოწმებლად და მცირე მოცულობის ნიმუშის მოსამზადებლად.
ულტრაბგერითი გამოსაყენებელი მოწყობილობა უწყვეტი ნაკადის რეჟიმში
ყველაზე დახვეწილი sonication შედეგები მიიღწევა უწყვეტი დამუშავება დახურულ ნაკადი გზით რეჟიმში. ყველა მასალა დამუშავებულია იმავე ულტრაბგერითი ინტენსივობით, როგორც დინების ბილიკი და რეზიდენციის დრო ულტრაბგერითი რეაქტორი პალატას აკონტროლებს.
Pic. 4: 1 კვ ულტრაბგერითი სისტემა UIP1000hd ნაკადის საკანში და ტუმბით
მოცემული პარამეტრის კონფიგურაციისთვის ულტრაბგერითი თხევად გადამუშავების პროცესი წარმოადგენს ენერგიის ფუნქციურ პროცენტული მოცულობის ფუნქციას. ფუნქცია ცვლის ინდივიდუალურ პარამეტრებში ცვლილებებს. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი ერთეულის sonotrode- ის ზედაპირის ფართო სიმძლავრე და ინტენსივობა დამოკიდებულია პარამეტრებზე.
ულტრაბგერითი გადამუშავების კავათიანი ზემოქმედება დამოკიდებულია ამპლიტუდის (A), წნევის (p), რეაქტორი მოცულობის (VR), ტემპერატურის (T), სიბლანტისა და სხვ. პლუს და მინუს ნიშნები მიუთითებს კონკრეტული პარამეტრის დადებითი ან უარყოფით გავლენას გამონაბოლქვის ინტენსივობაზე.
სკანირების პროცესის ყველაზე მნიშვნელოვან პარამეტრზე კონტროლის პროცესი სრულად განმეორებადია და მიღწეული შედეგები შეიძლება სრულიად ხაზოვანი იყოს. სხვადასხვა ტიპის sonotrodes და ულტრაბგერითი ნაკადის საკანში რეაქტორები საშუალებას იძლევა ადაპტაციის კონკრეტული პროცესი მოთხოვნებს.
შემაჯამებელი
ხოლო ა ულტრაბგერითი აბანო უზრუნველყოფს სუსტი sonication ერთად დაახ. 20-40 W / L და ძალიან არაფორმალური განაწილება, ულტრაბგერითი გამოკვლევის ტიპი მოწყობილობებს ადვილად შეუძლიათ წყვილი. 20.000 W / L შევიდა დამუშავებული საშუალო. ეს იმას ნიშნავს, რომ ულტრაბგერითი გამოსაყენებელი მოწყობილობა მოწყობილობას ანიჭებს ულტრაბგერითი აბაზანა 1000-ზე (1000x მაღალი ენერგიის შეყვანის მოცულობაზე) გამო ორიენტირებული და უნიფორმა ულტრაბგერითი დენის შეყვანა. სრული კონტროლი ყველაზე მნიშვნელოვანი sonication პარამეტრების უზრუნველყოფს სრულიად რეპროდუცირება შედეგები და წრფივი scalability პროცესის შედეგები.
Pic.3: Sonication ღია ტესტი მილის გამოყენებით ულტრაბგერითი ლაბორატორიული მოწყობილობა sonotrode / probe
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- ასადი, ამინი; პურფატაჰ, ფარზადი; Miklós Szilágyi, იმრე; აფრანდი, მასუდი; ზილა, გაველი; სეონ აჰნი, ჰო; Wongwises, Somchai; მინ ნგუენი, ჰოანგი; არაბკუჰსარი, აჰმადი; მაჰიანი, ომიდი (2019): ბგერითი მახასიათებლების გავლენა სტაბილურობაზე, თერმოფიზიკურ თვისებებზე და ნანოსითხეების სითბოს გადაცემაზე: ყოვლისმომცველი მიმოხილვა. ულტრაბგერითი სონოქიმია 2019 წელი.
- დონალაშმი, NP; Nagarajan, R. (2011): მეთილის ილეტის ქიმიური დეგრადაციის ულტრაბგერითი ინტენსიფიკაცია: ექსპერიმენტული კვლევა. In: Worlds Acsd. მეცნიერება. ინჟინერი ტექ 2011, ვ.59, 537-542.
- კიანი, ჰ .; Zhang, Z. Delgado, A .; მზე, დ. (2011): Ultrasound დაეხმარა nucleation ზოგიერთი თხევადი და მყარი მოდელის საკვების დროს გაყინვა. In: სურსათის Res. Intl. 2011, Vol.44 / No.9, 2915-2921.
- მოჰოლქარი, VS; მწვავე, SP; პანდიტი, AB (2000): აკუსტიკური ემისიის გამოყენებით ულტრაბგერითი აბაზანაში კვატაციის ინტენსივობის რუკები. In: AIChE J. 2000, Vol.46 / No.4, 684-694.
- Nascentes, CC; კორნი, მ .; სოუსი, CS; არრუდა, MAZ (2001): ულტრაბგერითი აბანოების ანალიზური აპლიკაციების გამოყენება: ოპტიმიზაციის პირობების ახალი მიდგომა. In: ბრაზილია ქიმიკატი Soc. 2001, Vol.12 / No.1, 57-63.
- სანტოსი, ჰმ; ლოდეირო, კ., კაპელო-მარტინესი, ჯ.-ლ. (2009): ულტრაბგერის ძალა. In: ულტრაბგერა ქიმიაში: ანალიტიკური აპლიკაცია. (რედ. J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
- Suslick, KS (1998): კირკ-ოთმერის ქიმიური ტექნოლოგიების ენციკლოპედია; მე-4 რედ. ჯ.უილი & შვილები: ნიუ-იორკი, 1998, vol. 26, 517-541.
ფაქტები Worth Knowing
ულტრაბგერითი ქსოვილის ჰომოგენზატორები ხშირად მოიხსენიებენ როგორც გამოძიების აპარატი, sonic lyser, ულტრაბგერითი disruptor, ულტრაბგერითი grinder, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, საკანში disrupter, ულტრაბგერითი disperser ან dissolver. სხვადასხვა პირობები იწვევს სხვადასხვა პროგრამებს, რომლებიც შეიძლება შესრულდეს sonication.