Ultrasonic desgaseificação e espumação de líquidos
Desgasear e desemar os líquidos usando ultrassônico é um processo muito eficaz. A ultrassônica remove pequenas bolhas de gás suspensas do líquido e reduz o nível de gás dissolvido abaixo do nível de equilíbrio natural.
A desgaseização e desemarante de líquidos é necessária para muitos fins, como os seguintes processos:
- preparação da amostra antes da medição do tamanho das partículas para evitar erros de medição
- desgaseza de óleo e lubrificante antes de bombear para reduzir o desgaste da bomba devido à cavitação
- desgaseamento de alimentos líquidos, por exemplo, suco, molho ou vinho, para reduzir o crescimento microbiano e aumentar a vida útil
- desgaseamento de polímeros e vernizes antes da aplicação, cura ou infusão de vácuo
Ao sonicar líquidos, as ondas sonoras que se propagam da superfície irradiante para a mídia líquida resultam em ciclos alternados de alta pressão e baixa pressão, com taxas dependendo da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, as ondas ultrassônicas podem criar pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. O grande número de pequenas bolhas gera uma área de superfície de bolha total alta. As bolhas também estão bem distribuídas no líquido. O gás dissolvido migra para essas bolhas de vácuo através da grande área de superfície e aumenta o tamanho das bolhas.
As ondas acústicas apoiar o toque e a coalescência das bolhas adjacentes que conduzem a um crescimento acelerado das bolhas. As ondas de sonicação também irá ajudar a apertar a bolhas nas superfícies dos vasos e forçará bolhas menores que descansam abaixo da superfície do líquido a subir através e libertar o gás aprisionado para o meio ambiente.
Desgaseza ultrassônica de óleo usando um processador ultrassônico Hielscher 200 Watts.
Coloca-lo a prova
O processo de desgaseamento e desemaramento de líquidos pode ser visível facilmente. Em um copo de vidro de água recém-derramada da torneira, a ultrassônica forçará as pequenas bolhas suspensas a se unirem e a subir rapidamente. Você pode ver esse efeito na imagem de progresso abaixo.
desgaseificação de ultra-sons de água (5 segundos)
O óleo agitado contém um alto número de bolhas suspensas ou espuma. Em particular em refrigerantes, isso é um problema. Lá, as bolhas de gás promovem o desgaste induzido pela cavitação em bombas ou bicos. A imagem de progresso abaixo mostra o efeito de desfoaming ultrassônico.
Desgassagem ultrassônica: Bolhas de gás aprisionadas são removidas do óleo usando o ultrassônico UP400St
A sônica vai gerar pequenas bolhas de vácuo em água clara e velha. Essas bolhas se enchem de gás dissolvido, que migra para as bolhas. Consequentemente, as bolhas crescem e se movem para cima. O efeito desgaseamento é bem visível em qualquer líquido translúcido.
À medida que o ultrassom melhora o aumento de pequenas bolhas suspensas na superfície líquida, reduz o tempo de contato entre a bolha e o líquido, também. Por essa razão, limita a re-dissolução do gás da bolha para o líquido, também. Isso é de particular interesse para líquidos de maior viscosidade, como óleos ou resinas. Como as bolhas têm que se mover para a superfície líquida, a desgassagem ultrassônica funciona melhor, se o recipiente for raso para que o tempo para a superfície seja menor.
Para além dos efeitos visíveis
A medição dos efeitos de desgaseamento por inspeção visual é limitada em precisão. As medições de conteúdo de gás são uma maneira mais precisa de dizer sobre a eficiência de desgaseamento ultrassônico.
Os fluidos contêm uma certa quantidade de gás dissolvido. A concentração de gás depende de fatores, como temperatura, pressão ambiente ou agitação do líquido. Em condições constantes, a concentração de gás se aproximará de um equilíbrio. A desgaseamento ultrassônica mudará as condições, pois o líquido está exposto a bolhas de baixa pressão e agitação. Portanto, a ultrassonização reduzirá a concentração de gás no líquido para abaixo do nível de equilíbrio.
Quando a sônica parar e as condições iniciais forem restabelecidos, a concentração de gás se aproximará lentamente do nível inicial de equilíbrio novamente, a menos que o líquido não esteja exposto a nenhum gás, por exemplo, em uma garrafa fechada. Como a re-dissolução do gás no líquido é bastante lenta, é possível trabalhar com o líquido de baixo gás após a sonicação. O gráfico abaixo ilustra esse efeito.
Ilustração do Degassing Ultrassônico
Desgaseificação antes de emulsão e Dispersão
A desgaseamento ultrassônica pode melhorar a qualidade das dispersões e emulsões.
O problema
Muitas vezes, emulsões e dispersões contêm surfactantes a fim de aumentar sua estabilidade. Os surfactantes inibirão o contato e a coalescência ou aglomeração do material disperso na fase líquida. Para isso, os surfactantes formarão uma camada em torno de cada partícula. Os mesmos surfactantes também podem encapsular bolhas de gás que estão suspensas na fase líquida. Tais bolhas estabilizadas podem ser muito robustas. Bolhas estabilizadas consomem surfactante, reduzem a qualidade da emulsão ou dispersão, e podem gerar leituras erráticas ao medir o tamanho das partículas.
A solução
Para reduzir o problema das bolhas de gás estabilizadas, os líquidos devem ser desgaseados pela sonicação. Antes de adicionar a fase de dispersão, como óleo ou pó, sonicar o líquido até que o número de bolhas geradas reduza. Ao misturar em outros materiais, evite gerar novas bolhas ou um vórtice enquanto mexe. Isso aumentaria o teor de gás rapidamente.
Forçando o dióxido de carbono
O efeito de desgaseificação estiver a ser utilizado no vazamento de testes de latas e garrafas que contenham bebidas carbonatadas, como cola, soda ou cerveja. Clique aqui para obter mais informações sobre o teste de vazamento de garrafas.
Ultrasonic desgaseificação em Breve
A desgaseamento ultrassônico de líquidos funciona melhor ao usar a seguinte configuração.
- Aplique amplitudes ultrassônicas baixas a moderadas!
- Use sonotrodes com uma grande área de superfície, por exemplo, emitindo sonotrodes radialmente!
- Forneça uma baixa pressão ou vácuo acima da superfície do líquido durante a sonicação!
- Aqueça o líquido, para reduzir sua viscosidade!
- Use um recipiente raso para a separação do gás durante ou após a sônica!
- Evite agitação turbulenta para permitir que as bolhas de gás se movam para cima!
A desgaseamento ultrassônica pode ser usada no modo lote ou na linha. No caso de uma operação inline, deve ser instalado um tubo de suporte para a descarga do gás e uma bomba de gás.