Hielscher Ultraschall Technologie

Probe-Typ Sonication vs. Ultraschallbad: e Effizienzverglach

Sonication Prozesser kënne benotzt ginn duerch den Uspriechpartner Ultraschall Homogeniséierer oder e Ultraschallbad. Obwuel zwou Techniken déi Ultraschall an der Probe ugewisen hunn, sinn ett signifikante Differenzen an Effizienz, Effizienz an Prozesser.

Déi gewënschte Effekter vun der Ultraschung vu Flëssegkeeten – abegraff Homogeniséierung, An ufänken, An Dekagglomeratioun, An Fräiraum, An Emulsioun, An Extraktioun, An Lyphus, An Dépensatioun an sonochemesch Auswierkungen - gëtt verursaacht Kavitation. Duerch d'Presentatioun vu High-Power-Ultraschelen zu engem flëssegen Medium, ginn d'Schallwellen am Fliiss übertrëppelt an alternéiert High-Pressure (Kompressioun) a Low-Pressure-Zigarettend Zyklen produzéiert. Während dem Drock-Zyklus, héich Ultraschallwellen erstallt kleng Vakuumbelueden oder Helleg an der Liquiditéit. Wann d'Blasen zu engem Volume bäibehalen, bei deem se net méi Energie méi absorbéieren kënnen, wëlle se heiansdo während engem Hochdruckzyklus. Dëse Phänomen gëtt als Kavitation genannt. Während der Implosioun extrem Temperaturen (ongeféier 5.000 K) an Drëchen (ongeféier 2.000atm) lokal lokal gelauschtert ginn. D'Implosioun vun der Kavitationbléck kënnt och zu Liquiditéiten vun bis zu 280m / s Geschwindigkeit. [Suslick 1998]

Kavitebubbles kënnen differenzéiert an stabilen a transienten Blasen. (Klickt fir ze vergréisseren)

Moholkar et al. (2000) ware festgestallt, datt d'Blasen an der Héicht vun der héchster Kavitationstäerkt eng transient Bewegung erfuerscht hunn, während d'Blasen am Kär vun der tiefsten Kavitationstäerkt eng stabil / oszillatoresch Bewegung bewunnt hunn. Den transienten Zesummesetz vun de Blasen déi d'lokal Temperatur an den Drockmaxima erhéijen, ass bei der Wurzel vun den beobachtete Effekter vum Ultraschall op chemeschen Systemer.
D'Intensitéit vun der Ultraschall ass eng Funktioun vun der Energieeffekt an der Sonotrode-Uewerfläch. Fir eng gegebene Energieeergie gëlt: d'Gréisst d'Uewerfläch vun der Sonotrode, desto méi d'Intensitéit vum Ultraschall.
Ultraschallwellen kënnen duerch verschidden Typen vun Ultraschallsystemer generéiert ginn. An den folgenden Aspekter sinn d'Differenzen tëscht der Ouschterung mat engem Ultraschallbad, Ultraschall-Sonde-Gerät an engem Open-Boiler an Ultraschall-Sonde mat Stroumzellenkamera vergläicht.

Verglach vun der kavitationaler Hot Spot Verdeelung

Ultraschallbad

An enger Ultraschallbad, Kavitation fällt net konformabel an onkontrollabel iwwer den Tank. D'Sonikungseffekt ass vun der gerénger Intensitéit an ondifferenzéiert sinn verbreet. D'Widderhuelung an d'Skalierbarkeet vum Prozess ass ganz schlecht.
D'Bild ass méi wéi d'Resultater vun enger Folieprüfung an engem Ultraschallbehälter. Dofir gëtt eng dënn Aluminium oder Zinnfolie am Uewen vun engem Waasser gefüllt Ultraschallbehälter gesat. No Ofzündung sinn eenzel Erosiounsmarken sichtbar. Déi eenzel perforéierte Flecken a Lächer an der Folie weisen déi kavitational Hot Spots. Wéinst der wéineg Energie an der onglécklech sinn Verdeelung vum Ultraschall am Tank, d'Erosiounsmarken sinn nëmme Fleeg. D'Ultraschallbäder gi meeschtens fir d'Botzenaarbecht benotzt.

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" ganz ongewéinlech sinn. (Klickt fir ze vergréisseren)
D'Zuelen ënnendrënner weisen déi ondifferenzesch Verdeelung vu kavitationalen Hot Spots an engem Ultraschallbad. An der 2 sinn e Bai mat 20m×10 cm gouf benotzt.
Uneven Kavitation an engem Ultraschallbad (Klick fir d'Vergréisserung!)

Fir d'Messungen, déi a Figur 3 bezeechent goufen, gouf en Ultraschallbad mat engem Buedraum vun 12x10cm benotzt.
D'Figur weist d'ongerecht räichlech Verdeelung vun den Ultraschall-Hot-Spots an engem Ultraschallbad. (Klickt fir ze vergréisseren)
Béid Messungen weisen datt d'Verdeelung vum Ultraschallbestrahlungsfeld an de Ultraschallbehälter ganz ongerecht ass.
D'Studie vun der Ultraschallbestralung op verschiddene Plazen am Bad bäisetzen signifikant räichlech Variatiounen an der Kavitationstäerkt am Ultraschallbad.

D'Fig. 4 vergleicht d'Wierkungsgrad vun engem Ultraschallbad a en Ultraschall-Sonde-Gerät, illustréiert duerch d'Entféierung vu Azofarbstoff Methyl Violet.
Héich Effizienz vun der Sonde-Typ-sonikatioun (Klickt fir ze vergréisseren)
Dhanalakshmi et al. an hir Studie Sond-Typ Ultraschall Apparater hunn e héicher lokaliséiert d'Intensitéit am Verglach zum Behälter-Typ a béid méi grouss lokaliséierter Effekt, wéi d'Figur 4 steet. Dëst bedeit eng méi héich Intensitéit an Effizienz vun de Sonikatiounsprozess.
En Ultraschall Setup, wéi et op Bild 4 steet, erméiglecht et ganz Kontroll iwwert déi wichtegst Parameter - Amplitude, Drock, Temperatur, Viskositéit, Konzentratioun, Reaktorvolumen.

Probe-Typ Sonikatioun ass ganz effektiv an effizient cvs en Sonikatorbad

Probe-Typ-sonication mat UP200Ht

Kontaktéiert eis / frot bei méi Informatiounen

Diskussioun un eis iwwert Är Veraarbechtung Ufuerderunge. Mir wäerten déi gëeegent charge an Veraarbechtung Parameteren fir Äre Projet recommandéieren.






Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: Ultraschall Sonotrode iwwerhëlt Schallwellen an Liquiditéit. D'Vernetzung ënnert der Sonotroden Uewerfläch steet fir de cavitational Hot Spot Area.

Virdeeler Probe-Sonication:

  • intensiv
  • fokusséiert
  • voll opgitt
  • souguer Verdeelung
  • reproduzbar sinn
  • Linearschrëft
  • d'Batch an d'Linn

Ultraschaler Probe Device an engem oppe Buedem

Wann d'Proben mat engem Ultraschall-Sonde-Gerät sonicéiert ginn, ass d'intensiv Zone vun der Zone awer direkt ënner der Sonotrode / Sonde. D'Ultraschallbestréit ass limitéiert op eng gewëssen Distanz vum Sonotrode-Tipp. (kuck pic.1)
Ultraschallprozessë sech an offenen Bechergréit gi meeschtens fir d'Machbarkeetprüfung a fir d'Préparatioun vun méi kleng Volumen.

Ultraschallsonde an engem kontinuéierleche Flow-Modus

Déi raffinéiert Sonik Resultater ginn duerch eng kontinuéierlech Veraarbechtung an engem zougeschlossene Flow-Through-Modus erreecht. All Material gëtt duerch déiselwecht Ultraschallintensitéit veraarbecht, wéi de Flow a Verweildauer an der Ultraschallreaktor Kamera kontrolléiert gëtt.

Ultraschall Inline Veraarbechtung mat Stroumzellenreaktor (Klick fir d'Vergréisserung!)

Pic. 4: 1kW Ultraschallsystem UIP1000hd mat Zuel a Pompel

D'Prozessresultater vun der Ultraschallflussveraarbechtung fir eng gegebene Parameterenkonfiguratioun sinn eng Funktioun vun der Energie pro veraarbechte Volume. D'Funktioun äntweren mat Ännerungen an individuellen Parameteren. Ausserdeem hänkt d'tatsächlech Ausgab an d'Intensitéit pro Fläit vun der Sonotrode vun engem Ultrasone-unit vun den Parameteren.

Déi wichteg Parameter vun der Ultraschallveraarbechtung beinhalt d'Amplitude (A), den Druck (p), den Reaktorvolumen (VR), d'Temperatur (T) an d'Viskositéit (η).

De cavitational Auswierkunge vun der Ultraschallveraarbechtung hänkt vun der Uewerflächentintensitéit, déi duerch Amplitude (A), den Druck (p), den Reaktorvolumen (VR), d'Temperatur (T), d'Viskositéit (η) a soss anerer bezeechent gëtt. Déi Plus- a Minus-Zeechen weisen e positiven oder negativen Afloss vum spezifesche Parameter op der Sonikitéitstäerkt.

Duerch de Contrôle vum wichtegsten Parameter vum Oplossungsprozess ass de Prozess voll aersoart a kënne d'Resultater erreecht ganz komplett linear ze scaléieren. Verschidden Typen vu Sonotroden an Ultraschall-Stroumzellenreaktoren erlaaben d'Adaptatioun op spezifesch Prozesseranforderungen.

Summary

Whilst e Ultraschallbad bitt e schwaach sonication mat ca. 20-40 W / L an e ganz onméiglech Verdeelung, Ultraschallsprobess Apparater kënnen liicht mat ca. 20.000 W / L an de veraarbechten Mëttel. Dëst bedeit datt e Ultraschallsonde-Gerät e Ultraschallbad duerch Faktor 1000 (1000x méi energiespuer pro Volumen) héich ass duerch eng fokusséiert an Uniform Ultraschallgewiicht. Déi ganz Kontroll iwwert déi wichtegst Sonikoteparameter garantéiert komplett reproduzéiere kann Resultater an de Linear Skaléierbarkeet vun de Prozessresultater.

Powerful Opléisung mat engem Sonde-Typ-Ultraschall.

Pic.3: Sonication an engem oppene Teströhrchen mat engem Ultraschalaborateur mat sonotrode / probe

Literatur / nëmmen

 

  • Dhanalakshmi, NP; Nagarajan, R. (2011): Ultraschall Verstäerkung vun der chemescher Degradatioun vu Methyl Violet: en experimentellen Studie. In: Welten Acsd. Sci. Enginee Tech 2011, Vol.59, 537-542.
  • Kiani, H .; Zhang, Z. Delgado, A .; Sonn, D.-W. (2011): Ultraschall assistéiert Nukleatioun vu Liquiditéiten a festen Mëllechfërmelen beim Gefriessen. In: Liewens Res. Intl. 2011, Bd.44 / No.9, 2915-2921.
  • Moholkar, VS; Sable, SP; Pandit, AB (2000): Mapping d'Intensitéit vum Kavitation an engem Ultraschallbad iwwer d'akustesch Emissioun. An: AIChE J. 2000, Bd.46 / No.4, 684-694.
  • Nascentes, CC; Korn, M .; Sousa, CS; Arruda, MAZ (2001): Uwendung vun Ultraschallbäder fir analytesch Applikatiounen: Een neier Approach fir Optimisatiounsbedingungen. An: J. Braz. Chem. Soc. 2001, Vol.12 / No.1, 57-63.
  • Santos, HM; Lodeiro, C., Capelo-Martinez, J.-L. (2009): D'Kraaft vum Ultrasound. An: Ultrasound an der Chemie: Analytesch Applikatioun. (Editioun vum J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009. 1-16.
  • Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Enzyklopedie vun chemescher Technologie; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, Vol. 26, 517-541.

 

Kontaktéiert eis / frot bei méi Informatiounen

Diskussioun un eis iwwert Är Veraarbechtung Ufuerderunge. Mir wäerten déi gëeegent charge an Veraarbechtung Parameteren fir Äre Projet recommandéieren.








Fakten Wësse wat weess

Ultraschallgewënnhomogeniseren ginn oft als Sonde-Sonikater genannt, sonic Lyser, Ultraschall-Verzerrer, Ultraschallschleifer, Sono-Ruptor, Verdënger, Klangentwécker, Zilerstouss, Ultraslon-Disperser oder Dissolver. Déi ënnerschiddlech Begrëffer entstoen vun de verschiddene Programmer déi duerch Opléisung erfëllt ginn kann.