Degazarea cu ultrasunete și despumarea lichidelor
Degazarea și despumarea lichidelor folosind ultrasunete este un proces foarte eficient. Ultrasonication elimină bule mici de gaz suspendate din lichid și reduce nivelul de gaz dizolvat sub nivelul de echilibru natural.
Degazarea și despumarea lichidelor este necesară în multe scopuri, cum ar fi următoarele procese:
- pregătirea probei înainte de măsurarea dimensiunii particulelor pentru a evita erorile de măsurare
- Degazarea uleiului și lubrifiantului înainte de pompare pentru a reduce uzura pompei din cauza cavitației
- degazarea alimentelor lichide, de exemplu suc, sos sau vin, pentru a reduce creșterea microbiană și a crește durata de conservare
- degazarea polimerilor și lacurilor înainte de aplicare, întărire sau perfuzie în vid
La sonicarea lichidelor, undele sonore care se propagă de pe suprafața radiantă în mediul lichid au ca rezultat cicluri alternative de înaltă presiune și joasă presiune, cu rate în funcție de frecvență. În timpul ciclului de joasă presiune, undele ultrasonice pot crea mici bule de vid sau goluri în lichid. Numărul mare de bule mici generează o suprafață totală mare a bulelor. Bulele sunt, de asemenea, bine distribuite în lichid. Gazul dizolvat migrează în aceste bule de vid prin suprafața mare și crește dimensiunea bulelor.
Undele acustice susțin atingerea și coalescența bulelor adiacente, ceea ce duce la o creștere accelerată a bulelor. Undele sonicare vor ajuta, de asemenea, pentru a scutura bulele de pe suprafețele vaselor și va forța bule mai mici care se odihnesc sub suprafața lichidului să se ridice și să elibereze gazul prins în mediul înconjurător.
Degazarea cu ultrasunete a uleiului folosind un procesor cu ultrasunete Hielscher 200 Watts.
Puneți-l la încercare
Procesul de degazare și despumare a lichidelor poate fi făcut vizibil cu ușurință. Într-un pahar de sticlă de apă de la robinet proaspăt turnată, ultrasonication va forța bulele mici suspendate să se coaguleze și să se deplaseze rapid. Puteți vedea acest efect în imaginea de progres de mai jos.
Degazarea cu ultrasunete a apei (5 secunde)
Uleiul agitat conține un număr mare de bule suspendate sau spumă. În special în lichidele de răcire, aceasta este o problemă. Acolo, bulele de gaz promovează uzura indusă de cavitație în pompe sau duze. Imaginea de progres de mai jos arată efectul de spumare cu ultrasunete.
Degazare cu ultrasunete: bulele de gaz prinse sunt îndepărtate din ulei folosind ultrasonicator UP400St
Sonicare va genera bule mici de vid în apă limpede, învechită. Aceste bule se umplu cu gaz dizolvat, care migrează în bule. În consecință, bulele cresc și se mișcă în sus. Efectul de degazare este bine vizibil în orice lichid translucid.
Pe măsură ce ultrasunetele îmbunătățesc ridicarea bulelor mici suspendate pe suprafața lichidului, reduce și timpul de contact dintre bulă și lichid. Din acest motiv, limitează și redizolvarea gazului din bulă în lichid. Acest lucru prezintă un interes deosebit pentru lichidele cu vâscozitate mai mare, cum ar fi uleiurile sau rășinile. Deoarece bulele trebuie să se deplaseze pe suprafața lichidului, degazarea cu ultrasunete funcționează mai bine, dacă recipientul este superficial, astfel încât timpul până la suprafață este mai scurt.
Dincolo de efectele vizibile
Măsurarea efectelor de degazare prin inspecție vizuală este limitată în precizie. Măsurătorile conținutului de gaz reprezintă o modalitate mai precisă de a spune despre eficiența degazării cu ultrasunete.
Fluidele conțin o anumită cantitate de gaz dizolvat. Concentrația gazului depinde de factori precum temperatura, presiunea ambiantă sau agitația lichidului. În condiții constante, concentrația gazului se va apropia de un echilibru. Degazarea cu ultrasunete va schimba condițiile, deoarece lichidul este expus la bule de joasă presiune și agitație. Prin urmare, ultrasonication va reduce concentrația de gaz în lichid sub nivelul de echilibru.
Când sonicare se oprește și condițiile inițiale sunt restabilite, concentrația gazului se va apropia încet de nivelul inițial de echilibru din nou, cu excepția cazului în care lichidul nu este expus la nici un gaz, de exemplu într-o sticlă închisă. Deoarece re-dizolvarea gazului în lichid este destul de lentă, este posibil să se lucreze cu lichidul cu gaz scăzut după sonicare. Graficul de mai jos ilustrează acest efect.
Ilustrație cu degazarea cu ultrasunete a apei
Degazare înainte de emulsionare și dispersare
Degazarea cu ultrasunete poate îmbunătăți calitatea dispersiilor și emulsiilor.
Problema
Adesea, emulsiile și dispersiile conțin agenți tensioactivi pentru a-și spori stabilitatea. Agenții tensioactivi vor inhiba contactul și coalescența sau aglomerarea materialului dispersat în faza lichidă. Pentru aceasta, agenții tensioactivi vor forma un strat în jurul fiecărei particule. Aceiași agenți tensioactivi pot, de asemenea, să încapsuleze bule de gaz care sunt suspendate în faza lichidă. Astfel de bule stabilizate se pot dovedi a fi foarte robuste. Bulele stabilizate consumă agent tensioactiv, reduc calitatea emulsiei sau dispersiei și pot genera citiri neregulate la măsurarea dimensiunii particulelor.
Soluția: Degazarea cu ultrasunete
Pentru a reduce problema bulelor de gaz stabilizate, lichidele trebuie degazate prin sonicare. Înainte de a adăuga faza dispersată, cum ar fi uleiul sau pulberea, sonicate lichidul până când numărul de bule generate se reduce. Când amestecați alte materiale, evitați generarea de bule noi sau un vortex în timp ce amestecați. Acest lucru ar crește rapid conținutul de gaz.
Forțarea dioxidului de carbon să iasă
Efectul degazării este utilizat în testarea scurgerilor de cutii și sticle care conțin băuturi carbogazoase, cum ar fi cola, sifon sau bere. Vă rugăm să faceți clic aici pentru a obține mai multe informații despre testarea scurgerilor din sticlă.
Degazare cu ultrasunete pe scurt
Degazarea cu ultrasunete a lichidelor funcționează mai bine atunci când se utilizează următoarea configurare.
- Aplicați amplitudini ultrasonice scăzute până la moderate!
- Utilizați sonotrodes cu o suprafață mare, de exemplu, radial emiterea sonotrodes!
- Asigurați o presiune scăzută sau vid deasupra suprafeței lichidului în timp ce sonicare!
- Încălziți lichidul, pentru a-i reduce vâscozitatea!
- Utilizați un recipient superficial pentru separarea gazelor în timpul sau după sonicare!
- Evitați agitația turbulentă pentru a permite bulelor de gaz să se deplaseze în sus!
Degazarea cu ultrasunete poate fi utilizată în modul lot sau în linie. În cazul unei operații în linie, trebuie instalată o conductă stand-pipe pentru evacuarea gazului și trebuie aplicată o pompă de gaz.