Šķidrumu ultraskaņas degazēšana un defoaming
Šķidrumu degazēšana un defoaming, izmantojot ultraskaņu, ir ļoti efektīvs process. Ultrasonication noņem nelielus suspendētus gāzes burbuļus no šķidruma un samazina izšķīdušās gāzes līmeni zem dabiskā līdzsvara līmeņa.
Šķidrumu degazēšana un defoamēšana ir nepieciešama daudziem mērķiem, piemēram, šādiem procesiem:
- Parauga sagatavošana pirms daļiņu izmēra mērīšanas, lai izvairītos no mērījumu kļūdām
- eļļas un smērvielas degazēšana pirms sūknēšanas, lai samazinātu sūkņa nodilumu kavitācijas dēļ
- šķidru pārtikas produktu, piemēram, sulas, mērces vai vīna, degazēšana, lai samazinātu mikrobu augšanu un palielinātu glabāšanas laiku
- polimēru un laku degazēšana pirms uzklāšanas, sacietēšanas vai vakuuma infūzijas
Apstrādājot šķidrumus ar ultraskaņu, skaņas viļņi, kas izplatās no izstarojošās virsmas šķidrā vidē, rada mainīgus augstspiediena un zema spiediena ciklus ar ātrumu atkarībā no frekvences. Zema spiediena cikla laikā ultraskaņas viļņi šķidrumā var radīt mazus vakuuma burbuļus vai tukšumus. Lielais mazo burbuļu skaits rada lielu kopējo burbuļu virsmas laukumu. Burbuļi ir arī labi sadalīti šķidrumā. Izšķīdusī gāze migrē uz šiem vakuuma burbuļiem caur lielo virsmas laukumu un palielina burbuļu izmēru.
Akustiskie viļņi atbalsta blakus esošo burbuļu pieskārienu un saplūšanu, kas noved pie paātrinātas burbuļu augšanas. Ultraskaņas viļņi arī palīdzēs nokratīt burbuļus no kuģa virsmām un piespiedīs mazākus burbuļus, kas atrodas zem šķidruma virsmas, pacelties cauri un atbrīvot ievilkto gāzi vidē.
Eļļas ultraskaņas degazēšana, izmantojot ultraskaņas procesoru Hielscher 200 vati.
Pārbaudiet to
Šķidrumu degazēšanas un atputošanas procesu var padarīt viegli redzamu. Svaigi izlieta krāna ūdens stikla vārglāzē ultrasonication piespiedīs mazos suspendētos burbuļus apvienoties un strauji virzīties uz augšu. Šo efektu varat redzēt zemāk esošajā progresa attēlā.
Ūdens ultraskaņas degazēšana (5 sekundes)
Satraukta eļļa satur lielu skaitu suspendētu burbuļu vai putu. Jo īpaši dzesēšanas šķidrumos tā ir problēma. Tur gāzes burbuļi veicina kavitācijas izraisītu sūkņu vai sprauslu nodilumu. Zemāk redzamais progresa attēls parāda ultraskaņas defoaming efektu.
Ultraskaņas degazēšana: Ievilktie gāzes burbuļi tiek noņemti no eļļas, izmantojot ultrasonicator UP400St
Ultraskaņas apstrāde radīs mazus vakuuma burbuļus skaidrā, novecojušā ūdenī. Šie burbuļi piepildās ar izšķīdušu gāzi, kas migrē burbuļos. Līdz ar to burbuļi aug un virzās uz augšu. Degazēšanas efekts ir labi redzams jebkurā caurspīdīgā šķidrumā.
Tā kā ultraskaņa uzlabo nelielu suspendētu burbuļu pacelšanos uz šķidruma virsmu, tas samazina arī kontakta laiku starp burbuli un šķidrumu. Šī iemesla dēļ tas ierobežo arī gāzes atkārtotu izšķīdināšanu no burbuļa uz šķidrumu. Tas ir īpaši svarīgi augstākas viskozitātes šķidrumiem, piemēram, eļļām vai sveķiem. Tā kā burbuļiem ir jāpārvietojas uz šķidruma virsmu, ultraskaņas degazēšana darbojas labāk, ja tvertne ir sekla, lai laiks līdz virsmai būtu īsāks.
Ārpus redzamajiem efektiem
Degazēšanas efektu mērījumu precizitāte, vizuāli pārbaudot, ir ierobežota. Gāzes satura mērījumi ir precīzāks veids, kā pastāstīt par ultraskaņas degazēšanas efektivitāti.
Šķidrumi satur noteiktu daudzumu izšķīdušās gāzes. Gāzes koncentrācija ir atkarīga no tādiem faktoriem kā temperatūra, apkārtējās vides spiediens vai šķidruma uzbudinājums. Pastāvīgos apstākļos gāzes koncentrācija tuvosies līdzsvaram. Ultraskaņas degazēšana mainīs apstākļus, jo šķidrums ir pakļauts zema spiediena burbuļiem un uzbudinājumam. Tāpēc ultrasonication pazeminās gāzes koncentrāciju šķidrumā zem līdzsvara līmeņa.
Kad ultraskaņas apstrāde apstājas un sākotnējie apstākļi tiek atjaunoti, gāzes koncentrācija atkal lēnām tuvosies sākotnējam līdzsvara līmenim, ja vien šķidrums nav pakļauts nevienai gāzei, piemēram, slēgtā pudelē. Tā kā gāzes atkārtota izšķīdināšana šķidrumā ir diezgan lēna, pēc ultraskaņas apstrādes ir iespējams strādāt ar zemas gāzes šķidrumu. Zemāk redzamais grafiks ilustrē šo efektu.
Ūdens ultraskaņas degazēšanas ilustrācija
Degazēšana pirms emulgācijas un izkliedēšanas
Ultraskaņas degazēšana var uzlabot dispersiju un emulsiju kvalitāti.
Problēma
Bieži vien emulsijas un dispersijas satur virsmaktīvās vielas, lai palielinātu to stabilitāti. Virsmaktīvās vielas kavē disperģētā materiāla saskari un saplūšanu vai aglomerāciju šķidrajā fāzē. Šim nolūkam virsmaktīvās vielas veidos slāni ap katru daļiņu. Tās pašas virsmaktīvās vielas var arī iekapsulēt gāzes burbuļus, kas suspendēti šķidrā fāzē. Šādi stabilizēti burbuļi var izrādīties ļoti izturīgi. Stabilizēti burbuļi patērē virsmaktīvo vielu, samazina emulsijas vai dispersijas kvalitāti un, mērot daļiņu izmēru, var radīt neparastus rādījumus.
Risinājums: ultraskaņas degazēšana
Lai samazinātu stabilizēto gāzes burbuļu problēmu, šķidrumi ir degazēti ar ultraskaņu. Pirms disperģējošās fāzes, piemēram, eļļas vai pulvera, pievienošanas apstrādājiet šķidrumu, līdz samazinās radīto burbuļu skaits. Sajaucot ar citiem materiāliem, maisot izvairieties no jaunu burbuļu vai virpuļa radīšanas. Tas ātri palielinātu gāzes saturu.
Oglekļa dioksīda izspiešana
Degazēšanas efekts tiek izmantots kārbu un pudeļu, kas satur gāzētos dzērienus, piemēram, kolas, sodas vai alus, noplūdes pārbaudē. Lūdzu, noklikšķiniet šeit, lai iegūtu vairāk informācijas par pudeļu noplūdes pārbaudi.
Īsumā par ultraskaņas degazēšanu
Šķidrumu ultraskaņas degazēšana darbojas labāk, ja izmantojat šādu iestatījumu.
- Uzklājiet zemas vai mērenas ultraskaņas amplitūdas!
- Izmantojiet sonotrodes ar lielu virsmas laukumu, piemēram, radiāli izstarojošus sonotrodes!
- Nodrošiniet zemu spiedienu vai vakuumu virs šķidruma virsmas, vienlaikus apstrādājot ar ultraskaņu!
- Sildiet šķidrumu, lai samazinātu tā viskozitāti!
- Izmantojiet seklu tvertni gāzes atdalīšanai ultraskaņas apstrādes laikā vai pēc tās!
- Izvairieties no turbulentas kratīšanas, lai ļautu gāzes burbuļiem virzīties uz augšu!
Ultraskaņas degazēšanu var izmantot partijas režīmā vai inline. Inline darbības gadījumā jāuzstāda rezerves caurule gāzes novadīšanai un jāpielieto gāzes sūknis.