Geopolimerização aprimorada por sonicação
Os geopolímeros apresentam uma alternativa promissora aos materiais tradicionais à base de cimento, oferecendo vantagens ambientais, mecânicas e de durabilidade. A dispersão ultrassônica 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 uma mistura meticulosa e vigorosa para garantir o contato ideal entre seus componentes, facilitando a polimerização completa. A aplicação de ultrassom de potência induz intensas forças de cisalhamento, promovendo assim a mistura e homogeneização necessárias, ao mesmo tempo em que fornece energia propícia à geopolimerização rápida e completa. O ultrassom de potência aprimora a cinética de geopolimerização, promovendo uma melhor dispersão de reagentes e facilitando a quebra de aglomerados, levando a melhores taxas de reação e qualidade do produto.
MultiSonoReactor com potência de ultrassom de 16kW para geopolimerização em linha em escala de produção
A mistura e dispersão ultrassônica podem promover a geopolimerização por meio de vários mecanismos:
Esses mecanismos induzidos por ultrassom contribuem coletivamente para o aprimoramento da cinética de geopolimerização e o desenvolvimento de materiais geopoliméricos com propriedades aprimoradas.
Ultrassom de potência para melhorar a fabricação de materiais de construção
O ultrassom de potência surgiu como uma tecnologia confiável para a fabricação de materiais de construção, incluindo cimento, concreto, geopolímeros e outros matriciais de constrição. O processamento ultrassônico envolve a aplicação de ondas de ultrassom de baixa frequência a um meio líquido ou lama, levando a uma série de efeitos benéficos nas propriedades do material e nas 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.
- Cimento: O tratamento ultrassônico 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 inicial de resistência 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 de cimento mais sustentáveis e ecologicamente corretas.
Leia mais sobre a pega acelerada por ultrassom e o desenvolvimento inicial da resistência do concreto! - Concreto: As técnicas de mistura e cura ultrassônica podem melhorar a trabalhabilidade, resistência e durabilidade das misturas de concreto. A sonicação promove a dispersão de agregados e fibras de reforço, reduz a presença de vazios de ar e defeitos e melhora a ligação entre a matriz cimentícia e os agregados. Isso resulta em concreto com maior resistência à compressão, maior resistência a rachaduras e degradação e melhor desempenho a longo prazo em várias condições ambientais.
Saiba mais sobre os efeitos benéficos da sonicação na hidratação do cimento! - Geopolímeros: O processamento ultrassônico 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 silicato e aumenta a homogeneização de reagentes, levando a uma cura mais rápida e propriedades mecânicas superiores dos produtos de geopolímero. Além disso, o ultrassom pode melhorar as propriedades reológicas e a trabalhabilidade das pastas de geopolímeros, permitindo a fabricação de formas e estruturas complexas.
- Outros materiais de construção: O ultrassom de potência tem diversas aplicações na fabricação de vários 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 aglomeração 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!
Sonicadores de alto desempenho para produção de geopolímeros
Os sonicadores de Hielscher são capazes de produzir intensa cavitação acústica, o que leva à formação e colapso de bolhas microscópicas no meio líquido. Este processo resulta em mistura e homogeneização altamente eficientes dos materiais precursores de geopolímeros, 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 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. O processamento contínuo usando uma célula de fluxo ultrassônico permite sonicar grandes volumes sob condições controladas com precisão, garantindo uma geopolimerização contínua 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 energia 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 ultrassônico – incluindo homogeneização aprimorada, cinética de reação acelerada, redução do tamanho das partículas, propriedades mecânicas aprimoradas e escalabilidade – tornar o 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 sonicadores Hielscher levam você à vanguarda da produção de geopolímeros.
Sonicator UIP16000 para dispersar materiais de construção, como geopolímeros ou materiais cimentícios.
- Alta eficiência
- Tecnologia de ponta
- fiabilidade & Robustez
- Controle de processo preciso e ajustável
- lote & Inline
- para qualquer volume
- software inteligente
- recursos inteligentes (por exemplo, programável, protocolo de dados, controle remoto)
- Fácil e seguro de operar
- Baixa manutenção
- CIP (limpeza no local)
Projeto, Fabricação e Consultoria – Qualidade Made in Germany
Os ultrassônicos Hielscher são conhecidos por seus mais altos padrões de qualidade e design. A robustez e a fácil operação permitem a integração suave de nossos ultrasonicadores em instalações industriais. Condições adversas e ambientes exigentes são facilmente manuseados pelos ultrassônicos Hielscher.
A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
| Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150L | 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.
Literatura / Referências
- Feng, D.; Tan, H.; van Deventer, J.S.J. )2004): Ultrasound enhanced geopolymerisation. Journal of Materials Science 39, 2004. 571–580.
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Szelag M. (2017): Mechano-Physical Properties and Microstructure of Carbon Nanotube Reinforced Cement Paste after Thermal Load. Nanomaterials 7(9), 2017. 267.
- Peters, S.; Kraus, M.; Rößler, Christiane; Ludwig, H.-M. (2011): Workability of cement suspensions Using power ultrasound to improve cement suspension workability. Betonwerk und Fertigteil-Technik/Concrete Plant and Precast Technology. 77, 2011. 26-33.
- M.G. Hamed, A.M. El-Kamash & A. A. El-Sayed (2023): Selective removal of lead using nanostructured chitosan ion-imprinted polymer grafted with sodium styrene sulphonate and acrylic acid from aqueous solution. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 103:17, 5465-5482.
Fatos, vale a pena conhecer
O que são geopolímeros e para que servem?
Geopolímeros são polímeros inorgânicos ou materiais de aluminossilicato 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 por meio 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 ganharam atenção como uma alternativa sustentável ao concreto tradicional à base de cimento Portland devido às suas propriedades ecologicamente corretas e excelente desempenho de engenharia.
Os geopolímeros são usados em várias aplicações, incluindo:
geopolímeros – Uma alternativa verde ao concreto
Os geopolímeros oferecem uma alternativa ecológica ao concreto tradicional devido a várias características ecologicamente corretas. As principais vantagens do geopolímero como material de construção na construção incluem a redução das emissões de carbono, a utilização de subprodutos industriais, a conservação de energia e água e 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 de forma econômica em grandes volumes.
- Pegada de carbono reduzida: Os geopolímeros normalmente têm uma pegada de carbono menor em comparação com o concreto tradicional à base de cimento Portland. A produção de cimento Portland envolve processos de forno de alta temperatura, que emitem quantidades significativas de dióxido de carbono (CO2). Em contraste, os geopolímeros podem ser sintetizados em temperaturas muito mais baixas, às vezes à temperatura ambiente, resultando em redução do consumo de energia e das emissões de CO2 durante a fabricação.
- Utilização de subprodutos industriais: Os geopolímeros geralmente 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 dos 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 entrada de energia em comparação com o cimento Portland. Os processos de geopolimerização podem ocorrer em temperaturas mais baixas e podem não exigir o extenso processo de calcinação envolvido na produção de cimento. Isso resulta em redução do consumo de energia e das emissões de gases de efeito estufa associadas.
- Durabilidade e longevidade: Os geopolímeros podem exibir excelentes propriedades de durabilidade, incluindo alta resistência à compressão, baixa permeabilidade e resistência à corrosão química. Como resultado, as 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 de geopolímeros geralmente envolve um teor mínimo de água, levando a um menor consumo de água e menos pressão sobre os recursos hídricos.
- Reciclabilidade e Reutilização: Os materiais geopoliméricos geralmente podem ser reciclados ou reutilizados no final de sua vida útil. Ao contrário do concreto tradicional, que pode exigir um processamento significativo com uso intensivo de energia para reciclagem ou descarte, os geopolímeros podem ser decompostos e reaproveitados com menor impacto ambiental.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para tamanho industrial.