Geopolimerização aprimorada por sonicação

Os geopolímeros apresentam-se como uma alternativa promissora aos materiais tradicionais à base de cimento, oferecendo vantagens ambientais, mecânicas e de durabilidade. A dispersão ultra-sônica é uma técnica altamente eficiente para produzir geopolímeros com excelentes características de material. A sonicação representa um método de mistura altamente eficiente que permite a produção econômica de geopolímeros de alto desempenho em grandes quantidades.

Geopolimerização aprimorada por ultrassom de potência

A geopolimerização requer mistura meticulosa e vigorosa para garantir o contato ideal entre seus componentes, facilitando a polimerização completa. A aplicação do ultrassom de potência induz forças de cisalhamento intensas, promovendo a mistura e homogeneização necessárias, ao mesmo tempo em que fornece energia propícia à rápida e completa geopolimerização. O ultrassom de potência melhora a cinética de geopolimerização, promovendo melhor dispersão de reagentes e facilitando a quebra de aglomerados, levando a melhores taxas de reação e qualidade do produto.

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Dispersor ultra-sônico MultiSonoReactor com capacidade de dispersão de 16.000 watts para misturar reagentes e acelerar processos de extração catalítica

MultiSonoReactor com potência de ultrassom de 16kW para geopolimerização em linha em escala de produção

A mistura e dispersão ultra-sônica pode promover a geopolimerização através de vários mecanismos:

  • Reatividade aprimorada: A energia ultra-sônica aumenta a reatividade dos precursores de geopolímeros, promovendo a dissolução de silicatos e aluminatos, que são componentes chave em reações de geopolimerização. O efeito de cavitação acústica gerado por ondas ultra-sônicas cria hotspots localizados, aumentando a cinética de dissolução e aumentando a taxa de reação geral. A sonicação acelera a dissolução de precursores de aluminossilicato e a polimerização de espécies de silicatos, levando a tempos de processamento mais curtos e cura mais rápida de materiais geopoliméricos.
  • Mistura homogênea: A mistura ultra-sônica garante a dispersão uniforme dos precursores dentro da matriz geopolimérica. Esta distribuição homogênea de reagentes facilita a formação de uma estrutura geopolimérica mais uniforme e bem definida, levando a melhores propriedades mecânicas e desempenho geral.
  • Redução do tamanho das partículas: O ultrassom de potência também quebra partículas maiores em tamanhos menores, aumentando assim a área de superfície disponível para reação. Esse tamanho de partícula mais fino promove o contato entre os reagentes e acelera o processo de geopolimerização.
  • Eliminação de Aglomerados: A mistura ultra-sônica ajuda a quebrar aglomerados ou aglomerados de partículas, garantindo um melhor contato interfacial entre partículas individuais e promovendo uma geopolimerização mais eficiente.
  • Esses mecanismos induzidos por ultrassom contribuem coletivamente para o aumento da cinética de geopolimerização e o desenvolvimento de materiais geopoliméricos com propriedades melhoradas.

    Ultrassom de potência para melhor fabricação de materiais de construção

    O ultrassom de potência surgiu como uma tecnologia confiável para a fabricação de materiais de construção e construção, incluindo cimento, concreto, geopolímeros e outras matrizes de constrição. O processamento ultra-sônico envolve a aplicação de ondas de ultrassom de baixa frequência a um meio líquido ou lama, levando a uma série de efeitos benéficos sobre as propriedades do material e características de processamento. Pesquisadores e profissionais da indústria têm reconhecido cada vez mais o potencial do ultrassom para melhorar o desempenho, a eficiência e a sustentabilidade dos materiais de construção. Esta introdução fornece uma visão geral das aplicações e vantagens do ultrassom de potência na fabricação de materiais de construção e construção.

    Ultrassonicator UP200St (200W) dispersando carbono preto na água usando 1%wt Tween80 como surfactante.

    Dispersão Ultrassônica de Carbono Negro usando o ultrassônico UP200St

    Miniatura do vídeo

    • Cimento: O tratamento ultra-sônico pode melhorar a cinética de hidratação de materiais cimentícios, promovendo a dissolução das fases do clínquer e acelerando a formação de produtos de hidratação. Isso resulta em tempos de cura mais curtos, melhor desenvolvimento de resistência precoce e maior durabilidade das estruturas de concreto. Além disso, o ultrassom pode facilitar a dispersão de aditivos e materiais cimentícios suplementares, como cinzas volantes e escória, levando a composições cimentícias mais sustentáveis e ecologicamente corretas.
      Leia mais sobre o ajuste ultrassonicamente acelerado e o desenvolvimento precoce da resistência do concreto!
    • Concreto: Técnicas de mistura e cura ultra-sônicas podem melhorar a trabalhabilidade, resistência e durabilidade de misturas de concreto. A sonicação promove a dispersão de agregados e fibras de reforço, reduz a presença de vazios e defeitos de ar e aumenta a ligação entre matriz cimentícia e agregados. Isso resulta em concretos com maior resistência à compressão, maior resistência à fissuração e degradação, e melhor desempenho a longo prazo em diversas condições ambientais.
      Saiba mais sobre os efeitos benéficos da sonicação na hidratação do cimento!
    • Geopolímeros: O processamento ultra-sônico desempenha um papel crucial na síntese e cura de geopolímeros, que são alternativas ecológicas aos materiais tradicionais à base de cimento. A sonicação promove a dissolução de precursores de aluminossilicato, acelera a polimerização de espécies de silicatos e aumenta a homogeneização de reagentes, levando a uma cura mais rápida e propriedades mecânicas superiores dos produtos geopoliméricos. Além disso, o ultrassom pode melhorar as propriedades reológicas e a trabalhabilidade de polpas de geopolímeros, permitindo a fabricação de formas e estruturas complexas.
    • Outros Materiais de Construção: O ultrassom de potência tem diversas aplicações na fabricação de diversos materiais de construção, incluindo argamassa, rejuntes, gesso e produtos de isolamento. A sonicação pode melhorar a dispersão de aditivos, cargas e agentes de reforço, otimizar a microestrutura e a porosidade dos materiais e melhorar suas propriedades térmicas e mecânicas. Especialmente quando se trata da incorporação uniforme de nanomateriais, a dispersão ultrassônica e a geoaglomeração contribuem para a qualidade e o desempenho dos materiais de construção em aplicações arquitetônicas e de infraestrutura.
      Leia mais sobre a dispersão superior de nanomateriais usando sonicação!

     

    O vídeo mostra a mistura ultrassônica e dispersão do grafite em 250mL de Resina Epóxi (Toolcraft L), utilizando um homogeneizador ultrassônico (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics faz equipamentos para dispersar grafite, grafeno, nanotubos de carbono, nanofios ou enchimentos no laboratório ou em processos de produção de alto volume. Aplicações típicas são os nanomatens e micro materiais dispersos durante o processo de funcionalização ou para dispersão em resinas ou polímeros.

    Misture resina epóxi com enchimento de grafite usando homogeneizador ultrassônico UP400St (400 Watts)

    Miniatura do vídeo

     

    Sonicators de alto desempenho para produção de geoppolímeros

    Dispersores de Ultrassom para Síntese de Geopolímeros: Homogeneizador ultra-sônico UIP1000hdT para ensaios de bancada formulando geopolímeros de alto desempenhoOs sonicadores Hielscher são capazes de produzir cavitação acústica intensa, que leva à formação e colapso de bolhas microscópicas no meio líquido. Este processo resulta em mistura e homogeneização altamente eficientes dos materiais precursores do geopolímero, garantindo uma distribuição uniforme dos reagentes e melhorando a qualidade do produto final. Os processadores ultrassônicos industriais Hielscher Ultrasonics podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. O processamento contínuo usando uma célula de fluxo ultra-sônico permite sonicar grandes volumes sob condições precisamente controladas, garantindo uma geopolimerização continuamente de alta qualidade.
    Dispersores de ultrassom para síntese de geopolímeros em qualquer escala: A Hielscher oferece uma gama de equipamentos ultrassônicos com diferentes capacidades de potência e volumes de processamento, permitindo escalabilidade e personalização de acordo com os requisitos específicos dos processos de fabricação de geopolímeros. Quer se trate de experimentação em escala laboratorial em lotes ou produção em linha em escala industrial, os sonicadores Hielscher podem ser adaptados para atender às necessidades de diferentes aplicações.
    Pontos fortes do processamento ultra-sônico – incluindo homogeneização aprimorada, cinética de reação acelerada, redução do tamanho das partículas, propriedades mecânicas aprimoradas e escalabilidade – fazer do Hielscher uma técnica poderosa para otimizar a síntese de geopolímeros e avançar no desenvolvimento de materiais de construção sustentáveis. Oferecendo fortes vantagens para a fabricação de geopolímeros, os sonicators Hielscher levam você à vanguarda da produção de geopolímeros.

    O sonicator de alta perfromance UIP16000 para processos de alto volume, como homogeneização, dispersão, emulsificação, moagem ou geopolimerização.

    Sonicator UIP16000 para dispersar materiais de construção, como geopolímeros ou materiais cimentícios.

    Por Hielscher Ultrasonics?

    • alta eficiência
    • Tecnologia de ponta
    • confiabilidade & robustez
    • Controle de processo ajustável e preciso
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    • Fácil e seguro para operar
    • Baixa manutenção
    • CIP (clean-in-place)

    Design, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany

    Os ultrasonicators Hielscher são bem conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicators em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados por ultrassonicators Hielscher.

    A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada ISO e coloca ênfase especial em ultrasonicators de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Naturalmente, os ultrasonicators Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.

    A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

    Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
    10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
    0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
    10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
    15 a 150L 3 a 15L/min UIP6000hdT
    n / D. 10 a 100L / min UIP16000
    n / D. maior aglomerado de UIP16000

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    Homogeneizadores ultrassônicos de alta cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

    A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.



    Literatura / Referências

    Fatos, vale a pena conhecer

    O que são Geopolímeros e para que servem?

    Geopolímeros são polímeros inorgânicos ou materiais aluminossilicatos que são tipicamente sintetizados pela ativação alcalina de precursores de aluminossilicato, como cinzas volantes, escória, metacaulim, ou materiais naturais como cinzas vulcânicas. Eles são formados através de uma rede polimérica de óxidos de alumínio e silício, com o ativador alcalino desempenhando um papel crucial no início da reação de geopolimerização.
    Esses materiais têm ganhado atenção como uma alternativa sustentável ao concreto tradicional à base de cimento Portland devido às suas propriedades ecológicas e excelente desempenho de engenharia.

    Os geopolímeros são utilizados em diversas aplicações, incluindo:

  • Materiais de Construção: O concreto geopolimérico, a argamassa e os rejuntes são usados para aplicações estruturais e não estruturais em edifícios, pontes, estradas e projetos de infraestrutura.
  • Materiais refratários: Os geopolímeros podem suportar altas temperaturas e são usados na produção de materiais refratários para fornos, fornos e aplicações industriais.
  • Revestimentos e tratamentos superficiais: Os revestimentos à base de geopolímeros são usados para proteção contra corrosão, resistência ao fogo e impermeabilização em ambientes de infraestrutura, marítimos e industriais.
  • Imobilização de Resíduos: Os geopolímeros são utilizados para a imobilização e estabilização de materiais perigosos e radioativos, proporcionando uma solução de descarte segura e ambientalmente correta.
  • geopolímeros – Uma alternativa verde ao concreto

    Os geopolímeros oferecem uma alternativa verde ao concreto tradicional devido a várias características ecologicamente corretas. As principais vantagens do geopolímero como material de construção na construção civil incluem a redução das emissões de carbono, a utilização de subprodutos industriais, a conservação de energia e água, sua reciclabilidade e durabilidade. À medida que a conscientização sobre as questões ambientais continua a crescer em todo o mundo, os geopolímeros são cada vez mais reconhecidos como uma solução viável para reduzir a pegada ambiental dos materiais de construção. A sonicação é uma técnica de mistura altamente eficaz que permite produzir geopolímeros de alto desempenho economicamente em grandes volumes.
     

    • Redução da pegada de carbono: Os geopolímeros normalmente têm uma pegada de carbono menor em comparação com o concreto tradicional à base de cimento Portland. A produção do cimento Portland envolve processos em fornos de alta temperatura, que emitem quantidades significativas de dióxido de carbono (CO2). Em contraste, os geopolímeros podem ser sintetizados a temperaturas muito mais baixas, às vezes à temperatura ambiente, resultando em redução do consumo de energia e emissões de CO2 durante a fabricação.
    • Utilização de Subprodutos Industriais: Os geopolímeros frequentemente utilizam subprodutos industriais como cinzas volantes, escória e metacaulim como precursores. Esses materiais são frequentemente considerados resíduos de outras indústrias e, de outra forma, exigiriam descarte, contribuindo para os encargos ambientais. Ao incorporar esses subprodutos em geopolímeros, eles não apenas são desviados de aterros sanitários, mas também reduzem a demanda por matérias-primas virgens, reduzindo ainda mais o impacto ambiental.
    • Menor consumo de energia: A produção de geopolímeros normalmente requer menor aporte de energia em comparação com o cimento Portland. Os processos de geopolimerização podem ocorrer em temperaturas mais baixas e podem não requerer o extenso processo de calcinação envolvido na produção de cimento. Isso resulta na redução do consumo de energia e das emissões de gases de efeito estufa associadas.
    • Durabilidade e Longevidade: Os geopolímeros podem apresentar excelentes propriedades de durabilidade, incluindo alta resistência à compressão, baixa permeabilidade e resistência à corrosão química. Como resultado, estruturas feitas de geopolímeros podem exigir menos manutenção e reparo ao longo de sua vida útil em comparação com o concreto tradicional. Essa longevidade reduz a necessidade de reconstrução ou substituição frequente, conservando recursos e reduzindo o impacto ambiental geral.
    • Redução do uso de água: A produção de geopolímeros normalmente requer menos água em comparação com o concreto tradicional. O processo de mistura para geopolímeros geralmente envolve um teor mínimo de água, levando a um menor consumo de água e menor pressão sobre os recursos hídricos.
    • Reciclabilidade e Reutilização: Os materiais geopoliméricos podem muitas vezes ser reciclados ou reutilizados no final da sua vida útil. Ao contrário do concreto tradicional, que pode exigir um processamento intensivo de energia significativo para reciclagem ou descarte, os geopolímeros podem ser quebrados e reaproveitados com menor impacto ambiental.

    Ultrassônicos de alto desempenho! A linha de produtos Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.

    Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.


    Ficaremos felizes em discutir seu processo.

    Vamos entrar em contato.