Ultrasone desintegratie: Bevochtigen, oplossen, dispergeren
Ultrasone integratoren worden op grote schaal gebruikt om deeltjes en poeders in vloeistoffen te bevochtigen, te dispergeren of op te lossen. Krachtige ultrasone trilnaalden creëren intense schuifkrachten die aggregaten, agglomeraten en primaire deeltjes breken en verbrijzelen tot microscopische of nanogrootte. De uniforme deeltjesverwerking in het akoestische cavitatieveld resulteert in een smalle deeltjesdistributie en een uniform deeltjesoppervlak.
Ultrasone desintegrators en hun toepassingen
Ultrasone desintegratoren leveren intense schuifkrachten, die de vereiste impact creëren op vaste stoffen zoals deeltjes, kristallen en vezels om ze te verstoren en af te breken tot een bepaalde grootte, bijvoorbeeld micron- of nanogrootte. In vergelijking met alternatieve desintegratiemethoden zoals high-shear blade mixers, hogedrukhomogenisatoren, parelmolens, microfluidisatoren etc. bieden ultrasone desintegrators een aantal grote voordelen.
Voordelen van ultrasone desintegrators
- Cavitatie en afschuiving met hoge intensiteit
- Uniforme deeltjesverwerking
- Hoge vaste concentraties
- Geen sproeiers / geen verstopping
- Geen maalmedium (bijv. korrels) nodig
- lineaire schaalbaarheid
- Gemakkelijk & veilige werking
- Gemakkelijk schoon te maken
- Tijd- & energiezuinig
Ultrasone doorstroomreactoren voor industriële inline productie van nanopartikelslurries.
De hoge turbulenties die door ultrasoon geluid worden gecreëerd, verhogen de massaoverdracht tussen fasen en bevorderen zo het oplossen van poeders of heterogene chemische reacties. Dit maakt ultrasone desintegratoren het hulpmiddel bij uitstek om processen zoals malen, dispergeren, emulgeren en oplossen te intensiveren.
Lees meer over ultrasone intensivering van chemische reacties (sonochemie)!
Toepassingen van ultrasone desintegrators
- frezen & Slijpen
- deagglomeratie & dispersie
- Emulgering
- Poeders oplossen
- Verbetering van de massaoverdracht
- sonochemische reacties
Ultrasone desintegratoren voor verkleining van de deeltjesgrootte
Ultrasone desintegratoren worden gebruikt voor het verkleinen van de deeltjesgrootte en het verdelen van de deeltjes, of het nu gaat om het vermalen van primaire deeltjes (vermalen genoemd) of het breken van agglomeraten (deagglomeratie / dispergeren genoemd).
Deeltjesgrootteverdeling en SEM-afbeeldingen van Mg2Si voor en na ultrasoon malen (UM). (a) Deeltjesgrootteverdeling; (b) SEM-beeld vóór ultrasoon malen; (c) SEM-beeld na ultrasoon malen in 50% PVP-50% EtOH gedurende 2 uur.
bron: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultrasone desintegratoren voor frezen & Slijpen
Ultrasoon gegenereerde cavitatie creëert intense schuifkrachten en daarmee samenhangende inter-particulaire botsingen. De vaste stoffen in de slurry fungeren als maalmedium (vergelijkbaar met kralen of parels in een parelmolen): Ze worden versneld door de cavitatievloeistofstromen, die gemakkelijk snelheden tot 180 m/s bereiken. Wanneer de deeltjes elkaar met zo'n enorme snelheid raken, breken en versplinteren ze in fragmenten van micro- en nanogrootte. Ultrasone desintegratoren kunnen zelfs primaire deeltjes breken. Ultrasone flowcelreactoren zorgen voor een uniforme behandeling van alle deeltjes, zodat ultrasoon malen resulteert in een smalle deeltjesgrootteverdeling.
Klik hier voor meer informatie over ultrasoon frezen!
Ultrasone desintegrators voor deagglomeratie & dispersie
Ultrasone procesparameters kunnen zeer nauwkeurig worden geregeld, zodat ultrasone desintegrators primaire deeltjes kunnen vermalen wanneer hoge amplitudes en verhoogde druk worden toegepast. Aan de andere kant kunnen ultrasone desintegratiesystemen ook worden gebruikt bij lagere amplitudes en mildere omstandigheden, zodat de structuur en het oppervlak van de deeltjes intact blijven, maar agglomeraten uiteenvallen en de afzonderlijke deeltjes gelijkmatig worden verdeeld in de slurry.
Klik hier voor meer informatie over ultrasone deagglomeratie en dispersie!
Ultrasone desintegratoren voor emulgering
Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen (bijvoorbeeld water en olie) met ultrasone trillingen worden gesoneerd, verstoort de ultrasone cavitatie de druppels. – waarbij zeer kleine druppeltjes van de twee onmengbare fasen worden geproduceerd, die vervolgens met elkaar worden gemengd. Omdat ultrasone desintegratoren gemakkelijk druppeltjes van nanogrootte produceren, vertonen gestabiliseerde ultrasone emulsies een langdurige stabiliteit en een helder transparant uiterlijk.
Klik hier om meer te lezen over ultrasone nano-emulgificatie!
Ultrasone desintegrators voor oplossen
Ultrasone desintegratoren worden gebruikt om poeder en tabletten snel, gemakkelijk en veilig op te lossen. Ultrasoon gegenereerde cavitatie erodeert het oppervlak van vaste stoffen en transporteert de geërodeerde fragmenten in de vloeistof, waardoor een homogene oplossing ontstaat.
In de farmaceutische industrie is het oplossen van tabletten een dagelijkse taak, bijvoorbeeld voor analytische doeleinden. Wanneer tabletten worden blootgesteld aan een waterige omgeving, lost de tablet langzaam op in een zeer tijdrovend proces. Zelfs met het gebruik van een gewone roerder of roerder blijft het volledig oplossen van tabletten tijdrovend. Ultrasone cavitatie en de buitengewoon intense schuifkrachten maken de deeltjes los van de tablet en transporteren ze in het verdunningsmiddel, waardoor de massaoverdracht tussen het tabletoppervlak en het verse, onverzadigde verdunningsmiddel continu doorgaat. Hierdoor is ultrasoon oplossen een uiterst snel en efficiënt proces, dat helpt om het oplossen van geneesmiddelen te versnellen.
Klik hier om meer te lezen over ultrasoon oplossen!
Hoe werkt een mechanische desintegrator?
Ultrasone desintegrators voor laboratoria gebruiken hetzelfde mechanische principe als industriële desintegrators. Disintegrator mengsystemen desintegreren agglomeraten en aggregaten, lossen vaste stoffen op of dispergeren vaste deeltjes in vloeibare mengsels. Ultrasone desintegratie omvat een ultrasone sonde met hoge intensiteit in een batch tank of in een in-line doorstroomcelreactor. De sonde (sonotrode) van de ultrasone desintegrator trilt in de vloeistof met een zeer hoge frequentie en creëert intense ultrasone cavitatie in de vloeistof. Elke cavitatiebel die in elkaar klapt, resulteert in krachtige schuifkrachten die agglomeraten, aggregaten en zelfs primaire deeltjes breken. Ultrasone cavitatie produceert ook snelle cavitatiestromen tot 1000 km/u. De cavitatievloeistofstralen raken deeltjesagglomeraten, scheuren celwanden, verbeteren de materiaaloverdracht binnen de slurry en verspreiden vaste deeltjes over het vloeistofvolume. In het ultrasone cavitatieveld wisselt de druk snel en herhaaldelijk tussen vacuüm en maximaal 1000 bar. Een roterende mixer met 4 mixerbladen zou maar liefst 300.000 toeren per minuut moeten draaien om dezelfde frequentie van wisselende drukcycli te bereiken. Conventionele roterende mixers en rotor-stator mixers creëren geen significante hoeveelheid cavitatie vanwege hun beperkte snelheid.
Geïnteresseerd in de Bottom-up synthese van nanodeeltjes? – Klik hier om meer te lezen!
Ultrasone desintegrator UIP2000hdT voor deeltjesdispersies in reactor van roestvrij staal
Ultrasone desintegrators laboratorium
Ultrasone apparaten van het sonde-type zijn een zeer nuttig hulpmiddel in elk laboratorium. Een ultrasone sonde (ook bekend als sonotrode) is een eenvoudig te reinigen titanium staaf met een eenvoudige vorm die ultrasone trillingen koppelt aan een vloeistof. Hielscher maakt ultrasone sondes en tips in een groot aantal maten. Voor de meest voorkomende desintegratie van vaste stoffen in het lab zijn ultrasone sondes met een tipdiameter van 3, 7, 14 of 22 mm zeer nuttig. Andere sondematen en ultrasone sondes op maat zijn verkrijgbaar. Typische ultrasone apparaten voor laboratoriumdesintegratie variëren van 100 tot 400 watt ultrasoon vermogen.
Industriële ultrasone desintegrators
Hielscher industriële desintegrators zijn krachtige ultrasone processors die ontworpen zijn voor zware continue desintegratie van grote slurrystromen. Deze industriële systemen kunnen gemakkelijk hoge concentraties vaste stof aan. Industriële ultrasone sondes zijn uitgerust met een flens die in elke richting op stalen tanks, glazen reactoren of kunststof containers kan worden gemonteerd. Het onder druk brengen van het sonisch vat of de flowcel intensiveert de akoestische cavitatie en daarmee het sonificatieproces. Typische ultrasone industriële desintegratieapparatuur heeft een ultrasoon vermogen van 1000 tot 16.000 watt per sonotrode.
Industrieën, waar ultrasone desintegratie wijdverspreid is:
- Dispergeren, oplossen, mengen van vaste/vloeibare formules
- materiaalwetenschap
- Monstervoorbereiding voor analyse
- Toepassingen met nanodeeltjes
- Functionalisering van deeltjes
- Faseovergangsreacties
- Kristallisatie / Precipitatie
- voedselverwerking
- Papierindustrie
- biomassavergisting
Hoe koop je de juiste ultrasone desintegrator?
Hielscher Ultrasonics is een ervaren fabrikant van hoogwaardige ultrasone desintegrators, die worden gebruikt om deeltjes te dispergeren en te breken of om poeders in vloeistoffen op te lossen. Als marktleider ontwerpt, produceert en distribueert Hielscher ultrasone desintegrators en homogenisatoren van laboratorium- en tafelmodel tot industriële schaal.
Wij helpen u de volgende vragen te beantwoorden om de meest geschikte ultrasone desintegrator voor uw toepassing en behoeften te vinden:
- Wat is je doeltoepassing?
- Wat is het typische volume dat verwerkt moet worden?
- Wat zijn de kritieke factoren van het proces?
- Wat zijn de kwaliteitsnormen waaraan moet worden voldaan?
Onze goed opgeleide en ervaren medewerkers zullen u helpen met eventuele vragen en het ontwerp van uw proces. Hielscher Ultrasonics biedt een diepgaand advies over ultrasone processen om onze klanten te helpen bij het vinden van het optimale ultrasone apparaat. Maar Hielscher's service eindigt hier niet. Wij trainen klanten op hun eigen locatie of in ons ultrasoon proceslaboratorium en technisch centrum om hen te helpen bij de ontwikkeling, optimalisatie en opschaling van processen.
Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processors leveren gemakkelijk zeer hoge amplitudes, die nodig zijn om harde deeltjes en agglomeraten te breken of om slurries met een hoge vaste stofconcentratie te verwerken. Hielscher industriële desintegrators kunnen 24 uur per dag, 7 dagen per week worden gebruikt met amplitudes tot 200 µm. Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotrodes verkrijgbaar. Andere accessoires zoals boosterhoorns, flowcellen, sonificatiereactoren en complete recirculatiesets zijn direct leverbaar en maken het mogelijk om uw ultrasoon systeem te configureren volgens uw procesvereisten.
Geavanceerde ultrasone desintegrators en oplossers
Hielscher Ultrasonics richt zich op hoogwaardige desintegrators met de hoogste gebruiksvriendelijkheid en de nieuwste technische ontwikkelingen. Dit betekent dat de standaarden van Hielscher laboratorium desintegrators zich steeds meer aanpassen aan de intelligentie van industriële machines. De gebruiker kan de digitale ultrasoonapparaten van Hielscher bedienen via een browserafstandsbediening. De software voor automatische gegevensregistratie schrijft alle belangrijke ultrasoonparameters zoals nettovermogen, totaalvermogen, amplitude, temperatuur, druk, tijd en datum als CSV-bestand op een ingebouwde SD-kaart. Verder kan de ultrasone desintegrator geprogrammeerd worden om automatisch uit te schakelen na een bepaalde tijd of een specifieke energie-input of kunnen er pulserende sonicatiemodi geprogrammeerd worden. Insteekbare temperatuur- en druksensoren maken het mogelijk om de omstandigheden van het monster nauwkeurig te volgen. Aangezien temperatuurregeling van warmtegevoelige materialen een cruciale factor is voor de kwaliteit van de procesresultaten, biedt Hielscher diverse oplossingen om de procestemperatuur binnen het beoogde temperatuurbereik te houden.
De geavanceerde functies van de Hielscher ultrasoonapparaten zorgen voor de hoogste procescontrole, betrouwbare en reproduceerbare sonificatieresultaten, gebruiksvriendelijkheid en werkcomfort.
Hielscher Ultrasonics’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplituden tot 200 µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in een 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar. De mogelijkheid om zulke hoge amplitudes te gebruiken stelt onze klanten in staat om primaire deeltjes efficiënt te malen tot nano-grootte. De robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur maakt het mogelijk om 24/7 te werken onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Lees meer over ultrasoon oplossen en oplossers!
kwaliteit – Gemaakt in Duitsland
Als familiebedrijf is Hielscher trots op de hoge kwaliteit van zijn ultrasoonprocessoren. Alle ultrasoonprocessoren worden ontworpen, geproduceerd en getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. Dankzij de robuustheid van Hielscher's ultrasoonapparatuur kunnen ze 24/7 worden gebruikt onder zware omstandigheden en in veeleisende omgevingen.
Hielscher ultrasone desintegrators zijn verkrijgbaar in alle verschillende maten en de prijsklasse biedt een betaalbare ultrasoon die past bij uw budget. Van het desintegreren van deeltjes in kleine labflacons tot het continu desintegreren van slurries in industriële productie, Hielscher Ultrasonics heeft een geschikte desintegrator voor u! Neem contact met ons op – We raden je graag de meest geschikte ultrasoon aan!
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Krachtige ultrasone homogenisatoren van lab naar piloot en industrieel schaal.
Literatuur / Referenties
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.