Geopolymerizácia vylepšená sonikáciou
Geopolyméry predstavujú sľubnú alternatívu k tradičným materiálom na báze cementu a ponúkajú výhody z hľadiska životného prostredia, mechanického hľadiska a odolnosti. Ultrazvuková disperzia je vysoko účinná technika na výrobu geopolymérov s vynikajúcimi materiálovými vlastnosťami. Sonikácia predstavuje vysoko účinnú metódu miešania umožňujúcu ekonomickú výrobu vysokovýkonných geopolymérov vo veľkých množstvách.
Vylepšená geopolymerizácia pomocou výkonového ultrazvuku
Geopolymerizácia si vyžaduje starostlivé a intenzívne miešanie, aby sa zabezpečil optimálny kontakt medzi jej zložkami, čo uľahčuje úplnú polymerizáciu. Aplikácia výkonového ultrazvuku indukuje intenzívne šmykové sily, čím podporuje potrebné miešanie a homogenizáciu a zároveň dodáva energiu vedúcu k rýchlej a dôkladnej geopolymerizácii. Výkonový ultrazvuk zvyšuje kinetiku geopolymerizácie tým, že podporuje lepšiu disperziu reaktantov a uľahčuje rozklad aglomerátov, čo vedie k zlepšeniu rýchlosti reakcie a kvality produktu.
MultiSonoReactor s ultrazvukovým výkonom 16 kW pre inline geopolymerizáciu vo výrobnom meradle
Ultrazvukové miešanie a dispergácia môže podporovať geopolymerizáciu prostredníctvom niekoľkých mechanizmov:
Tieto ultrazvukom indukované mechanizmy spoločne prispievajú k zlepšeniu kinetiky geopolymerizácie a vývoju geopolymérnych materiálov so zlepšenými vlastnosťami.
Výkonový ultrazvuk pre lepšiu výrobu stavebných materiálov
Výkonový ultrazvuk sa ukázal ako spoľahlivá technológia na výrobu stavebných a stavebných materiálov vrátane cementu, betónu, geopolymérov a iných zúžených materiálov. Ultrazvukové spracovanie zahŕňa aplikáciu nízkofrekvenčných ultrazvukových vĺn na kvapalné alebo kalové médium, čo vedie k celému radu priaznivých účinkov na vlastnosti materiálu a vlastnosti spracovania. Výskumníci a odborníci z odvetvia čoraz viac uznávajú potenciál ultrazvuku na zlepšenie výkonu, efektívnosti a udržateľnosti stavebných materiálov. Tento úvod poskytuje prehľad o aplikáciách a výhodách výkonového ultrazvuku pri výrobe stavebných a stavebných materiálov.
- Cement: Ultrazvukové ošetrenie môže zvýšiť hydratačnú kinetiku cementových materiálov podporou rozpúšťania fáz slinku a urýchlením tvorby hydratačných produktov. Výsledkom sú kratšie časy vytvrdzovania, lepší vývoj pevnosti v ranom veku a zvýšená životnosť betónových konštrukcií. Okrem toho môže ultrazvuk uľahčiť disperziu prísad a doplnkových cementových materiálov, ako je popolček a troska, čo vedie k udržateľnejším a ekologickejším cementovým kompozíciám.
Prečítajte si viac o ultrazvukovo zrýchlenom tuhnutí a včasnom vývoji pevnosti betónu! - Betón: Techniky ultrazvukového miešania a vytvrdzovania môžu zlepšiť spracovateľnosť, pevnosť a trvanlivosť betónových zmesí. Sonikácia podporuje disperziu kameniva a výstužných vlákien, znižuje prítomnosť vzduchových dutín a defektov a zlepšuje väzbu medzi cementovou matricou a kamenivom. Výsledkom je betón s vyššou pevnosťou v tlaku, zvýšenou odolnosťou proti praskaniu a degradácii a zlepšeným dlhodobým výkonom v rôznych podmienkach prostredia.
Zistite viac o priaznivých účinkoch sonikácie na hydratáciu v cemente! - Geopolyméry: Ultrazvukové spracovanie hrá kľúčovú úlohu pri syntéze a vytvrdzovaní geopolymérov, ktoré sú ekologickou alternatívou k tradičným materiálom na báze cementu. Sonikácia podporuje rozpúšťanie hlinitokremičitanových prekurzorov, urýchľuje polymerizáciu silikátových druhov a zvyšuje homogenizáciu reaktantov, čo vedie k rýchlejšiemu vytvrdzovaniu a vynikajúcim mechanickým vlastnostiam geopolymérnych produktov. Okrem toho môže ultrazvuk zlepšiť reologické vlastnosti a spracovateľnosť geopolymérnych suspenzií, čo umožňuje výrobu zložitých tvarov a štruktúr.
- Ostatné stavebné materiály: Výkonový ultrazvuk má rôzne aplikácie pri výrobe rôznych stavebných materiálov vrátane malty, škárovacích fólií, omietky a izolačných výrobkov. Sonikácia môže zlepšiť disperziu prísad, plnív a výstužných činidiel, optimalizovať mikroštruktúru a pórovitosť materiálov a zlepšiť ich tepelné a mechanické vlastnosti. Najmä pokiaľ ide o rovnomerné začlenenie nanomateriálov, ultrazvuková dispergácia a geaglomerácia prispievajú ku kvalite a výkonnosti stavebných materiálov v architektonických a infraštruktúrnych aplikáciách.
Prečítajte si viac o vynikajúcej disperzii nanomateriálov pomocou sonikácie!
Vysokovýkonné sonikátory na výrobu Geoppolymeru
Hielscherove sonikátory sú schopné produkovať intenzívnu akustickú kavitáciu, ktorá vedie k tvorbe a kolapsu mikroskopických bublín v kvapalnom médiu. Výsledkom tohto procesu je vysoko efektívne miešanie a homogenizácia geopolymérnych prekurzorových materiálov, čím sa zabezpečuje rovnomerné rozloženie reaktantov a zlepšuje sa kvalita konečného produktu. Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Kontinuálne spracovanie pomocou ultrazvukovej prietokovej cely umožňuje sonikovať veľké objemy za presne kontrolovaných podmienok, čo zaručuje nepretržite vysokú kvalitu geopolymerizácie.
Ultrazvukové dispergátory na syntézu geopolymérov v akomkoľvek rozsahu: Spoločnosť Hielscher ponúka celý rad ultrazvukových zariadení s rôznymi výkonovými kapacitami a objemami spracovania, čo umožňuje škálovateľnosť a prispôsobenie podľa špecifických požiadaviek výrobných procesov geopolymérov. Či už ide o laboratórne experimentovanie v dávkach alebo priemyselnú inline výrobu, ultrazvukové prístroje Hielscher je možné prispôsobiť potrebám rôznych aplikácií.
Silné stránky ultrazvukového spracovania – vrátane zvýšenej homogenizácie, zrýchlenej reakčnej kinetiky, redukcie veľkosti častíc, zlepšených mechanických vlastností a škálovateľnosti – urobiť z Hielscheru účinnú techniku na optimalizáciu syntézy geopolymérov a pokrok vo vývoji udržateľných stavebných materiálov. Sonátory Hielscher, ktoré ponúkajú silné výhody pri výrobe geopolymérov, vás privádzajú do popredia výroby geopolymérov.
Sonikátor UIP16000 na rozptyľovanie stavebných materiálov, ako sú geopolyméry alebo cementové materiály.
- vysoká účinnosť
- Najmodernejšia technológia
- spoľahlivosť & odolnosť
- nastaviteľné, presné riadenie procesu
- dávka & Inline
- pre akýkoľvek objem
- inteligentný softvér
- inteligentné funkcie (napr. programovateľné, dátové protokolovanie, diaľkové ovládanie)
- jednoduchá a bezpečná obsluha
- nízka údržba
- CIP (čistenie na mieste)
Dizajn, výroba a poradenstvo – Kvalita vyrobená v Nemecku
Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a dizajnovými štandardmi. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných zariadení. Drsné podmienky a náročné prostredie ľahko zvládnu ultrazvukové prístroje Hielscher.
Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a užívateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v súlade s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 až 150 l | 3 až 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Čo sú geopolyméry a na čo sa používajú?
Geopolyméry sú anorganické polyméry alebo hlinitokremičité materiály, ktoré sa zvyčajne syntetizujú alkalickou aktiváciou hlinitokremičitanových prekurzorov, ako je popolček, troska, metakaolín alebo prírodné materiály, ako je sopečný popol. Vznikajú prostredníctvom polymérnej siete oxidov hliníka a kremíka, pričom alkalický aktivátor zohráva kľúčovú úlohu pri iniciácii geopolymerizačnej reakcie.
Tieto materiály si získali pozornosť ako udržateľná alternatíva k tradičnému betónu na báze portlandského cementu vďaka svojim vlastnostiam šetrným k životnému prostrediu a vynikajúcemu inžinierskemu výkonu.
Geopolyméry sa používajú v rôznych aplikáciách, vrátane:
Geopolyméry – Zelená alternatíva k betónu
Geopolyméry ponúkajú zelenú alternatívu k tradičnému betónu vďaka niekoľkým vlastnostiam šetrným k životnému prostrediu. Medzi hlavné výhody geopolyméru ako stavebného materiálu v stavebníctve patrí zníženie emisií uhlíka, využitie priemyselných vedľajších produktov, úspora energie a vody a jeho recyklovateľnosť a trvanlivosť. Keďže povedomie o environmentálnych otázkach na celom svete neustále rastie, geopolyméry sú čoraz viac uznávané ako životaschopné riešenie na zníženie environmentálnej stopy stavebných materiálov. Sonikácia je vysoko účinná technika miešania, ktorá umožňuje ekonomicky vyrábať vysokovýkonné geopolyméry vo veľkých objemoch.
- Znížená uhlíková stopa: Geopolyméry majú zvyčajne nižšiu uhlíkovú stopu v porovnaní s tradičným portlandským betónom na báze cementu. Výroba portlandského cementu zahŕňa vysokoteplotné procesy v peciach, ktoré emitujú značné množstvo oxidu uhličitého (CO2). Naproti tomu geopolyméry môžu byť syntetizované pri oveľa nižších teplotách, niekedy pri izbovej teplote, čo vedie k zníženiu spotreby energie a emisií CO2 počas výroby.
- Využitie priemyselných vedľajších produktov: Geopolyméry často využívajú ako prekurzory priemyselné vedľajšie produkty, ako je popolček, troska a metakaolín. Tieto materiály sa často považujú za odpadové produkty z iných priemyselných odvetví a inak by si vyžadovali likvidáciu, čo prispieva k environmentálnej záťaži. Začlenením týchto vedľajších produktov do geopolymérov sa nielenže odklonia zo skládok, ale tiež znižujú dopyt po primárnych surovinách, čím sa ďalej znižuje vplyv na životné prostredie.
- Nižšia spotreba energie: Výroba geopolymérov zvyčajne vyžaduje nižší energetický príkon v porovnaní s portlandským cementom. Geopolymerizačné procesy sa môžu vyskytovať pri nižších teplotách a nemusia vyžadovať rozsiahly proces kalcinácie pri výrobe cementu. Výsledkom je zníženie spotreby energie a súvisiacich emisií skleníkových plynov.
- Odolnosť a životnosť: Geopolyméry môžu vykazovať vynikajúce trvanlivé vlastnosti vrátane vysokej pevnosti v tlaku, nízkej priepustnosti a odolnosti proti chemickej korózii. Výsledkom je, že konštrukcie vyrobené z geopolymérov môžu počas svojej životnosti vyžadovať menej údržby a opráv v porovnaní s tradičným betónom. Táto životnosť znižuje potrebu častej rekonštrukcie alebo výmeny, čím sa šetria zdroje a znižuje celkový vplyv na životné prostredie.
- Znížená spotreba vody: Výroba geopolymérov zvyčajne vyžaduje menej vody v porovnaní s tradičným betónom. Proces miešania geopolymérov často zahŕňa minimálny obsah vody, čo vedie k nižšej spotrebe vody a menšiemu zaťaženiu vodných zdrojov.
- Recyklovateľnosť a opätovná použiteľnosť: Geopolymérne materiály sa často dajú recyklovať alebo opätovne použiť na konci svojej životnosti. Na rozdiel od tradičného betónu, ktorý môže vyžadovať značné energeticky náročné spracovanie na recykláciu alebo likvidáciu, je možné geopolyméry rozložiť a znovu použiť s menším dopadom na životné prostredie.
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórium do priemyselná veľkosť.