Ultradźwiękowe rozpraszanie i deaglomeracja

Dyspergowanie i deaglomeracja ciał stałych w cieczach jest ważnym zastosowaniem ultradźwięków mocy i sonikatorów typu sondy. Kawitacja ultradźwiękowa generuje niezwykle wysokie ścinanie, które rozbija aglomeraty cząstek na pojedyncze zdyspergowane cząstki. Ze względu na lokalnie skoncentrowane wysokie siły ścinające, sonikacja jest idealna do wytwarzania dyspersji mircon i nano do eksperymentów, badań i rozwoju oraz oczywiście do produkcji przemysłowej.

Mieszanie proszków z cieczami jest częstym etapem tworzenia różnych produktów, takich jak farby, tusze, kosmetyki, napoje, hydrożele lub środki polerskie. Poszczególne cząstki są utrzymywane razem przez siły przyciągania o różnym charakterze fizycznym i chemicznym, w tym siły van der Waalsa i napięcie powierzchniowe cieczy. Efekt ten jest silniejszy w przypadku cieczy o wyższej lepkości, takich jak polimery lub żywice. Siły przyciągania muszą zostać przezwyciężone w celu deaglomeracji i rozproszenia cząstek w ciekłych mediach. Przeczytaj poniżej, dlaczego homogenizatory ultradźwiękowe są doskonałym sprzętem dyspergującym do dyspersji cząstek submikronowych i nanocząstek w laboratorium i przemyśle.

Zapytanie o informacje





Sonda ultradźwiękowa UP400St do dyspersji nanocząstek w stabilnej zawiesinie wodnej.

Ultrasonicator UP400St do przygotowywania dyspersji nanocząstek w partiach.

Ultradźwiękowe dyspergowanie ciał stałych w cieczach

Zasada działania homogenizatorów ultradźwiękowych opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Wiadomo, że kawitacja akustyczna wytwarza intensywne siły fizyczne, w tym bardzo silne siły ścinające. Zastosowanie naprężeń mechanicznych rozbija aglomeraty cząstek. Ponadto ciecz jest wciskana między cząstki.
Podczas gdy do rozpraszania proszków w cieczach dostępne są różne technologie, takie jak homogenizatory wysokociśnieniowe, młyny perełkowe z mieszadłem, młyny strumieniowe i mieszalniki wirnikowo-statorowe. Jednak dyspergatory ultradźwiękowe mają znaczące zalety. Przeczytaj poniżej, jak działa dyspersja ultradźwiękowa i jakie są jej zalety.

 

Film demonstruje ultradźwiękową dyspersję koloru czerwonego przy użyciu UP400St z sondą S24d 22 mm.

Ultradźwiękowe rozpraszanie koloru czerwonego przy użyciu UP400St

Video Thumbnail

 

Zasada działania kawitacji ultradźwiękowej i dyspersji

Podczas sonikacji fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości tworzą naprzemienne obszary kompresji i rozrzedzenia w ciekłym medium. Gdy fale dźwiękowe przechodzą przez medium, tworzą pęcherzyki, które szybko się rozszerzają, a następnie gwałtownie zapadają. Proces ten nazywany jest kawitacją akustyczną. Zapadanie się pęcherzyków generuje fale uderzeniowe pod wysokim ciśnieniem, mikrostrumienie i siły ścinające, które mogą rozbijać większe cząstki i aglomeraty na mniejsze cząstki. W procesach dyspersji ultradźwiękowej same cząstki w dyspersji działają jako medium mielące. Przyspieszane przez siły ścinające kawitacji ultradźwiękowej, cząstki zderzają się ze sobą i rozpadają na drobne fragmenty. Ponieważ do dyspersji poddanej obróbce ultradźwiękowej nie dodaje się kulek ani perełek, całkowicie unika się czasochłonnego i pracochłonnego oddzielania i czyszczenia mediów mielących, a także zanieczyszczeń.
To sprawia, że sonikacja jest tak skuteczna w rozpraszaniu i deaglomeracji cząstek, nawet tych, które są trudne do rozbicia innymi metodami. Skutkuje to bardziej jednolitym rozkładem cząstek, co prowadzi do poprawy jakości i wydajności produktu.
Ponadto, sonikacja może z łatwością obsługiwać, rozpraszać i syntetyzować nanomateriały, takie jak nanosfery, nanokryształy, nanosiatki, nanowłókna, nanodruty, cząstki core-shell i inne złożone struktury.
Ponadto, sonikacja może być przeprowadzona w stosunkowo krótkim czasie, co jest główną zaletą w porównaniu z innymi technikami dyspersji.

Zalety dyspergatorów ultradźwiękowych w porównaniu z alternatywnymi technologiami mieszania

Dyspergatory ultradźwiękowe oferują szereg zalet w porównaniu z alternatywnymi technologiami mieszania, takimi jak homogenizatory wysokociśnieniowe, frezowanie kulek lub mieszanie rotor-stator. Niektóre z najważniejszych zalet obejmują:

  • Ulepszona redukcja wielkości cząstek: Dyspergatory ultradźwiękowe mogą skutecznie redukować rozmiary cząstek do zakresu nanometrów, co nie jest możliwe w przypadku wielu innych technologii mieszania. Sprawia to, że są one idealne do zastosowań, w których krytyczny jest drobny rozmiar cząstek.
  • Szybsze miksowanie: Dyspergatory ultradźwiękowe mogą mieszać i dyspergować materiały szybciej niż wiele innych technologii, co oszczędza czas i zwiększa produktywność.
  • Brak zanieczyszczeń: Dyspergatory ultradźwiękowe nie wymagają stosowania środków mielących, takich jak kulki lub perły, które zanieczyszczają dyspersję przez ścieranie.
  • Lepsza jakość produktu: Dyspergatory ultradźwiękowe mogą wytwarzać bardziej jednorodne mieszaniny i zawiesiny, co skutkuje lepszą jakością i konsystencją produktu. Zwłaszcza w trybie przepływowym zawiesina dyspersyjna przechodzi przez strefę kawitacji ultradźwiękowej w wysoce kontrolowany sposób, zapewniając bardzo równomierną obróbkę.
  • Niższe zużycie energii: Dyspergatory ultradźwiękowe zazwyczaj wymagają mniej energii niż inne technologie, co zmniejsza koszty operacyjne.
  • Wszechstronność: Dyspergatory ultradźwiękowe mogą być wykorzystywane do szerokiego zakresu zastosowań, w tym homogenizacji, emulgowania, dyspersji i deaglomeracji. Mogą również obsługiwać różne materiały, w tym materiały ścierne, włókna, ciecze korozyjne, a nawet gazy.

Ze względu na te zalety procesu, a także niezawodność i prostą obsługę, dyspergatory ultradźwiękowe przewyższają alternatywne technologie mieszania, co czyni je popularnym wyborem w wielu zastosowaniach przemysłowych.

Homogenizator ultradźwiękowy UIP1000hdT do dyspersji nanowypełniaczy w lakierach.

Ultradźwiękowiec UIP1000hdT (1000 W) dyspergowanie nanowypełniaczy w lakierach


Ultradźwiękowo syntetyzowane nanofluidy są wydajnymi chłodziwami i płynami do wymienników ciepła. Termoprzewodzące nanomateriały znacznie zwiększają przenoszenie ciepła i zdolność rozpraszania ciepła. Sonikacja jest dobrze ugruntowana w syntezie i funkcjonalizacji termoprzewodzących nanocząstek, jak również w produkcji stabilnych, wysokowydajnych nanofluidów do zastosowań chłodniczych.

Dyspergowanie CNT w glikolu polietylenowym (PEG)

Video Thumbnail

Zdjęcie przedstawia typowy wynik ultradźwiękowego rozpraszania zmatowionej krzemionki w wodzie.

Ultradźwiękowa dyspersja zmatowionej krzemionki w wodzie: Przed ultradźwiękami aglomerowana wielkość cząstek krzemionki jest większa niż 200 mikronów (D50). Po ultradźwiękowej dyspersji zmatowionej krzemionki większość cząstek została zredukowana do mniej niż 200 nanometrów.

Dyspergowanie ultradźwiękowe i dezaglomeracja w dowolnej skali

Hielscher oferuje urządzenia ultradźwiękowe do dyspergowania i deaglomeracji dowolnej objętości do przetwarzania wsadowego lub liniowego. Ultradźwiękowe urządzenia laboratoryjne są stosowane do objętości od 1,5 ml do około 2 litrów. Przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe są wykorzystywane w rozwoju procesu i produkcji dla partii od 0,5 do około 2000L lub natężenia przepływu od 0,1L do 20m³ na godzinę.

Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy, dzięki czemu niezawodnie rozpraszają i mielą cząstki do skali nano. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe.

Wysokowydajne ultradźwięki są niezawodnymi i wysoce wydajnymi systemami mieszania inline do produkcji nanodyspersji, np. nanopłynów termoprzewodzących.

Przemysłowy system ultradźwiękowy MultiSonoReactor do przemysłowej dyspersji liniowej: Wysokowydajne ultradźwięki są niezawodnymi i wysoce wydajnymi systemami mieszania inline do produkcji nanodyspersji.

Zapytanie o informacje





The table below gives you an indication of the approximate processing capacity of our ultrasonicators:

Wielkość partiinatężenie przepływuPolecane urządzenia
0.5-1,5 mLb.d.VialTweeter
1 do 500mL10-200mL/minUP100H
10 do 2000mL20-400mL/minUP200Ht, UP400St
0.1 do 20L0.2 do 4L/minUIP2000hdT
10-100L2 do 10L/minUIP4000hdT
15 do 150L3 do 15L/minUIP6000hdT
b.d.10-100L/minUIP16000
b.d.większeklaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Please use the form below to request additional information about ultrasonic processors, applications and price. We will be glad to discuss your process with you and to offer you an ultrasonic system meeting your requirements!









Zwróć uwagę na nasze polityka prywatności.


Dyspersja ultradźwiękowa nanorurek węglowych - Ultrasonicator UP400S (400W) firmy Hielscher szybko i skutecznie rozprasza i rozdziela CNT na pojedyncze nanorurki.

Dozowanie węglowych nanorurek do wody za pomocą UP400S

Video Thumbnail

Homogenizator ultradźwiękowy UIP1000hdT do dyspersji nanowypełniaczy w lakierach.

Ultradźwiękowiec UIP1000hdT (1000 W) dyspergowanie nanowypełniaczy w lakierach

Zalety dyspersji ultradźwiękowej: Łatwość skalowania

W odróżnieniu od innych technologii dyspergujących, ultradźwięki można łatwo skalować z laboratorium do wielkości produkcyjnej. Testy laboratoryjne pozwolą dokładnie dobrać wymagany rozmiar sprzętu. W przypadku zastosowania w skali końcowej wyniki procesu są identyczne z wynikami laboratoryjnymi.

Ultradźwięki: Wytrzymałe i łatwe w czyszczeniu

Moc ultradźwiękowa jest przekazywana do cieczy za pośrednictwem sonotrody. Jest to typowo obrotowa, symetryczna część wykonana z litego tytanu o jakości lotniczej. Jest to również jedyna ruchoma / wibrująca część zwilżana. Jest to jedyna część, która podlega zużyciu i można ją łatwo wymienić w ciągu kilku minut. Kołnierze odsprzęgające oscylacje umożliwiają montaż sonotrody w otwartych lub zamkniętych pojemnikach ciśnieniowych lub komorach przepływowych w dowolnej orientacji. Łożyska nie są potrzebne. Wszystkie inne zwilżane części są zazwyczaj wykonane ze stali nierdzewnej. Reaktory z komorą przepływową mają prostą geometrię i mogą być łatwo demontowane i czyszczone, np. poprzez płukanie i wycieranie. Nie ma w nich małych otworów ani ukrytych narożników.

Ultradźwiękowa myjka w miejscu (CIP)

Ultradźwięki są dobrze znane z zastosowań czyszczących, takich jak czyszczenie powierzchni i części. Intensywność ultradźwięków stosowana w zastosowaniach dyspergujących jest znacznie wyższa niż w przypadku typowego czyszczenia ultradźwiękowego. Jeśli chodzi o czyszczenie zwilżonych części urządzenia ultradźwiękowego, moc ultradźwiękowa może być wykorzystana do wspomagania czyszczenia podczas płukania i płukania, ponieważ kawitacja ultradźwiękowa / akustyczna usuwa cząstki i pozostałości cieczy z sonotrody i ze ścian komórki przepływowej.



Literatura / Referencje

Homogenizatory ultradźwiękowe, takie jak przemysłowy UIP6000hdT, są wykorzystywane do wysokowydajnych zastosowań dyspersyjnych.

Homogenizator ultradźwiękowy UIP6000hdT do przemysłowego przetwarzania inline o dużej przepustowości.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics manufactures high-performance ultrasonic homogenizers from laboratorium to industrial size.


Z przyjemnością omówimy Twój proces.

Let's get in contact.