Ultrazvočna dezintegracija: vlaženje, raztapljanje, razpršitev
Ultrazvočni integratorji se pogosto uporabljajo za vlaženje, razpršitev ali raztapljanje delcev in praškov v tekočine. Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati ustvarjajo intenzivne strižne sile, ki razbijejo in razbijejo agregate, aglomerate in primarne delce na mikroskopsko ali nano velikost. Enakomerna obdelava delcev v akustični kavitacijskem polju ima za posledico ozko porazdelitev delcev in enakomerno površino delcev.
Ultrazvočni dezintegratorji in njihove aplikacije
Ultrazvočni dezintegratorji oddajajo intenzivne strižne sile, kar ustvarja potreben vpliv na trdne snovi, kot so delci, kristali in vlakna, da jih motijo in razgradijo na ciljno velikost, npr. V primerjavi z alternativnimi metodami razpadanja, kot so mešalniki z visoko strižnimi rezili, visokotlačni homogenizatorji, mlini, mikrofluidizatorji itd., Ultrazvočni dezintegratorji ponujajo nekaj pomembnih prednosti.
Prednosti ultrazvočnih dezintegratorjev
- Visoko intenzivna kavitacija in striženje
- Enotna obdelava delcev
- Visoke koncentracije trdnih snovi
- Brez šob / brez zamašitve
- Medij za mletje (npr. kroglice) ni potreben
- linearna razširljivost
- Lahek & varno delovanje
- Enostavno čiščenje
- Čas- & energetsko učinkovit
Ultrazvočni pretočni reaktorji za industrijsko inline proizvodnjo gnojevk nanodelcev.
Visoke turbulence, ki nastanejo z ultrazvočno razvarjanjem, povečajo prenos mase med fazami in s tem spodbujajo raztapljanje praškov ali heterogenih kemijskih reakcij. Zaradi tega so ultrazvočni dezintegratorji najprimernejše orodje za intenziviranje procesov, kot so rezkanje, dispergiranje, emulgiranje in raztapljanje.
Preberite več o ultrazvočni intenzifikaciji kemijskih reakcij (sonokemija)!
Uporaba ultrazvočnih dezintegratorjev
- Rezkanje & mletje
- Deaglomeracija & disperzija
- emulgiranje
- Raztapljanje praškov
- Izboljšanje prenosa mase
- sonokemične reakcije
Ultrazvočni dezintegratorji za zmanjšanje velikosti delcev
Ultrazvočni dezintegratorji se uporabljajo za zmanjšanje velikosti delcev in porazdelitev delcev, ne glede na to, ali to pomeni dejansko drobljenje primarnih delcev (imenovano mletje) ali lomljenje aglomeratov (imenovano deaglomeracija / disperzija).
Porazdelitev velikosti delcev in SEM slike Mg2Si pred in po ultrazvočnem rezkanju (UM). (a) porazdelitev velikosti delcev; (b) SEM slika pred ultrazvočnim rezkanjem; (c) SEM slika po ultrazvočnem rezkanju v 50% PVP-50% EtOH za 2 uri.
vir: Marquez-Garcia et al. 2015
Ultrazvočni dezintegratorji za rezkanje & mletje
Ultrazvočno ustvarjena kavitacija ustvarja intenzivne strižne sile in s tem povezan medposeben trk. Trdne snovi v gnojevki delujejo kot mletje (primerljivo s kroglicami ali biseri v kroglicah / bisernem mlinu): pospešujejo jih kavitacijski tekočinski tokovi, ki zlahka dosežejo hitrosti do 180 m / s. Ko delci zadenejo drug drugega s tako ogromno hitrostjo, se zlomijo in razbijejo v mikronske in nano-velike fragmente. Ultrazvočni dezintegratorji lahko celo zlomijo primarne delce. Ultrazvočni reaktorji pretočnih celic zagotavljajo enakomerno obdelavo vseh delcev, tako da ultrazvočno mletje povzroči ozko porazdelitev velikosti delcev.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočnem rezkanju!
Ultrazvočni dezintegratorji za deaglomeracijo & disperzija
Ultrazvočni procesni parametri so lahko zelo natančno nadzorovani, tako da lahko ultrazvočni dezintegratorji zmeljejo primarne delce, ko se uporabljajo visoke amplitude in povišan tlak. Po drugi strani pa lahko ultrazvočni sistemi za razpadanje delujejo tudi pri nižjih amplitudah in blažjih pogojih, tako da struktura delcev in površina ostaneta nedotaknjena, vendar se aglomerati razpadejo in posamezni delci so enakomerno porazdeljeni v gnojevki.
Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočni deaglomeraciji in disperziji!
Ultrazvočni dezintegratorji za emulgiranje
Ko sta dve tekočini, ki se ne mešata (npr. Voda in olje), ultrazvočna kavitacija moti kapljice – proizvajajo zelo majhne kapljice dveh faz, ki se ne mešajo, ki se nato zmešajo skupaj. Ker ultrazvočni dezintegratorji zlahka proizvajajo kapljice nano-velikosti, stabilizirane ultrazvočne emulzije kažejo dolgoročno stabilnost in jasen pregleden videz.
Kliknite tukaj, če želite prebrati več o ultrazvočni nano-emulzifikaciji!
Ultrazvočni dezintegratorji za raztapljanje
Ultrazvočni dezintegratorji se uporabljajo za raztapljanje praška in tablet v hitrem, enostavnem in varnem postopku. Ultrazvočno ustvarjena kavitacija erodira površino trdnih snovi in prenaša erodirane fragmente v tekočino, pri čemer nastane homogena raztopina.
V farmacevtski industriji je raztapljanje tablet vsakodnevna naloga, npr. za analitične namene. Ko so tablete izpostavljene vodnemu okolju, se tableta počasi raztopi v zelo dolgotrajen postopku. Tudi z uporabo običajnega mešalnika ali mešalnika rezil ostaja popolno raztapljanje tablet zamudno. Ultrazvočna kavitacija in njene izjemno intenzivne strižne sile ločijo delce od tablete in jih prenesejo v razredčilo, s čimer ohranjajo prenos mase med površino tablete in svežim, nenasičenim razredčilom neprekinjeno. Zaradi tega je ultrazvočno raztapljanje izjemno hiter in učinkovit proces, ki pomaga pospešiti raztapljanje zdravila.
Kliknite tukaj, če želite prebrati več o ultrazvočnem raztapljanju!
Kako deluje mehanski dezintegrator?
Ultrazvočni laboratorijski dezintegratorji uporabljajo enako mehansko načelo kot industrijski dezintegratorji. Mešani sistemi dezintegratorja razgrajujejo aglomerate in agregate, raztapljajo trdne snovi ali razpršijo trdne delce v tekočih mešanicah. Ultrazvočna razgradnja vključuje ultrazvočno sondo visoke intenzivnosti v šaržnem rezervoarju ali v linijskem reaktorju pretočnih celic. Sonda (sonotroda) ultrazvočnega dezintegratorja vibrira v tekočini z zelo visoko frekvenco in ustvarja intenzivno ultrazvočno kavitacijo v tekočini. Vsak kolaps kavitacijskega mehurčka povzroči močne strižne sile, ki razbijejo aglomerate, agregate in celo primarne delce. Tudi ultrazvočna kavitacija proizvaja hitro kavitacijsko pretakanje do 1000 km / h. Kavitacijski tekočinski curki udarijo v aglomerate delcev, raztrgajo celične stene, izboljšajo prenos materiala v gnojevki in razpršijo trdne snovi po celotnem volumnu tekočine. V ultrazvočnem kavitacijskem polju se tlaki hitro in večkrat izmenjujejo med vakuumom in do 1000 barov. Rotacijski mešalnik s 4 mešalnimi lopaticami bi moral delovati pri neverjetnih 300.000 vrtljajih na minuto, da bi dosegel enako frekvenco izmeničnih tlačnih ciklov. Običajni rotacijski mešalniki in rotor-statorski mešalniki ne ustvarjajo pomembne količine kavitacije zaradi svoje omejitve hitrosti.
Vas zanima sinteza nanodelcev od spodaj navzgor? – Kliknite tukaj, če želite prebrati več!
Ultrazvočni dezintegrator UIP2000hdT za disperzije delcev v reaktorju iz nerjavečega jekla
Laboratorijski ultrazvočni dezintegratorji
Ultrazvočne naprave tipa sonde so zelo uporabno orodje v vsakem laboratoriju. Ultrazvočna sonda (znana tudi kot sonotrode) je preprosta geometrija in enostavna za čiščenje titanove palice, ki združuje ultrazvočne vibracije v tekočino. Hielscher izdeluje ultrazvočne sonde in konice v širokem razponu velikosti. Za najpogostejši razpad trdnih snovi v laboratoriju so zelo koristne ultrazvočne sonde s premerom konice 3, 7, 14 ali 22 mm. Na voljo so druge velikosti sond in ultrazvočne sonde po meri. Tipične ultrazvočne naprave za laboratorijsko razgradnjo se gibljejo od 100 do 400 vatov ultrazvočne moči.
Industrijski ultrazvočni dezintegratorji
Hielscher industrijski dezintegratorji so ultrazvočni procesorji visoke moči, zasnovani za težke neprekinjeno razpadanje velikih tokov gnojevke. Ti industrijski sistemi zlahka prenesejo visoke koncentracije trdnih snovi. Industrijske ultrazvočne sonde so opremljene s prirobnico, ki jo je mogoče namestiti na jeklene rezervoarje, steklene reaktorje ali plastične posode v kateri koli usmeritvi. Pritisk na ultrazvočno posodo ali pretočno celico okrepi akustično kavitacijo in s tem proces ultrazvočnega razbijanja. Tipična ultrazvočna oprema za industrijsko razpadanje se giblje od 1000 do 16.000 vatov ultrazvočne moči na sonotrodo.
Industrije, kjer je ultrazvočno razpadanje široko razširjeno:
- Dispergiranje, raztapljanje, mešanje trdnih/tekočih formulacij
- znanost o materialih
- Priprava vzorca pred analizo
- Uporaba nanodelcev
- Funkcionalizacija delcev
- Reakcije faznega prenosa
- Kristalizacija / obarjanje
- predelava hrane
- Papirna industrija
- Razgradnja biomase
Kako kupiti pravi ultrazvočni dezintegrator?
Hielscher Ultrasonics je dolgoletni izkušen proizvajalec visoko zmogljivih ultrazvočnih dezintegratorjev, ki se uporabljajo za razpršitev in razbijanje delcev ali za raztapljanje praškov v tekočinah. Kot vodilni na trgu Hielscher načrtuje, proizvaja in distribuira ultrazvočne dezintegratorje in homogenizatorje od laboratorija in klopi do polnega industrijskega obsega.
Pomagamo vam odgovoriti na naslednja vprašanja, da bi našli najprimernejši ultrazvočni dezintegrator za vašo aplikacijo in potrebe:
- Kakšna je vaša ciljna aplikacija?
- Kakšen je tipičen volumen, ki ga je treba obdelati?
- Kateri so kritični dejavniki procesa?
- Kakšni so standardi kakovosti, ki jih je treba doseči?
Naše dobro usposobljeno in izkušeno osebje vam bo pomagalo pri vseh vprašanjih in zasnovi vašega procesa. Hielscher Ultrasonics ponuja poglobljeno svetovanje o ultrazvočnih procesih, da bi našim strankam pomagali najti optimalno ultrazvočno napravo. Toda Hielscherjeva storitev se tu ne konča, stranke usposabljamo bodisi v njihovih objektih bodisi v našem ultrazvočnem procesnem laboratoriju in tehničnem centru, da jim pomagamo pri razvoju, optimizaciji in povečanju procesov.
Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji zlahka zagotavljajo zelo visoke amplitude, ki so potrebne za razbijanje trdih delcev in aglomeratov ali za obdelavo gnojevk z visoko koncentracijo trdnih snovi. Hielscher industrijski dezintegratorji lahko delujejo z amplitudami do 200 μm neprekinjeno v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Nadaljnji dodatki, kot so pospeševalni rogovi, pretočne celice, ultrazvočni reaktorji in popolne nastavitve recirkulacije, so na voljo in omogočajo konfiguriranje vašega ultrazvočnega sistema, določenega za vaše procesne zahteve.
Sofisticirani ultrazvočni dezintegratorji in raztapljači
Hielscher Ultrasonics se osredotoča na visoko zmogljive dezintegratorje z najvišjo prijaznostjo do uporabnika in najsodobnejšim tehničnim napredkom. To pomeni, da se standardi Hielscherjevih laboratorijskih dezintegratorjev vedno bolj prilagajajo inteligenci industrijskih strojev. Uporabnik lahko upravlja Hielscherjeve digitalne ultrazvočne naprave prek daljinskega upravljalnika brskalnika. Programska oprema za samodejno snemanje podatkov zapiše vse pomembne ultrazvočne parametre, kot so neto moč, skupna moč, amplituda, temperatura, tlak, čas in datum kot datoteko CSV na vgrajeno SD kartico. Poleg tega lahko ultrazvočni dezintegrator programiramo za samodejni izklop po določenem času ali določenem vnosu energije ali programiranju pulzirajočih načinov ultrazvočne razbijanja. Vtični senzorji temperature in tlaka omogočajo natančno sledenje pogojev vzorca. Ker je nadzor temperature toplotno občutljivih materialov ključni dejavnik za kakovost rezultatov procesa, Hielscher ponuja različne rešitve za ohranjanje procesne temperature v ciljnem temperaturnem območju.
Prefinjene funkcije Hielscher ultrasonicatorjev zagotavljajo najvišji nadzor procesa, zanesljive in ponovljive rezultate ultrazvočnega razbijanja, prijaznost do uporabnika in udobje pri delu.
Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Zmožnost izvajanja tako visokih amplitud omogoča našim strankam, da učinkovito mlete primarne delce do nanovelikosti. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Preberite več o ultrazvočnem raztapljanju in raztapljanju!
kakovost – Izdelano v Nemčiji
Kot družinsko in družinsko podjetje je Hielscher ponosen na visoko kakovost svojih ultrazvočnih procesorjev. Vsi ultrazvočni aparati so zasnovani, izdelani in preizkušeni na našem sedežu v Teltowu blizu Berlina v Nemčiji. Robustnost Hielscherjeve ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Hielscher ultrazvočne dezintegratorje lahko kupite v vseh različnih velikostih, cenovni razpon pa ponuja cenovno ugoden ultrazvočni aparat, ki ustreza vašemu proračunu. Od razpadanja delcev v majhnih laboratorijskih vialah do neprekinjenega razpadanja gnojevk v industrijski proizvodnji, Hielscher Ultrasonics ima za vas ustrezen dezintegrator! Prosimo, kontaktirajte nas – Z veseljem vam priporočamo najprimernejši ultrazvočni aparat!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči iz laboratorij k Pilot in industrijska lestvica.
Literatura / Reference
- Pohl M.; Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. International Congress for Particle Technology PARTEC 2004; Nuremberg, Germany.
- Thomas Leong, Muthupandian Ashokkumar, Sandra Kentish(2011): The Fundamentals of Power Ultrasound. – A Review. Acoustics Australia, 54 – Vol. 39 August 2011.
- Karl A. Kusters, Sotiris E. Pratsinis, Steven G. Thoma, Douglas M. Smith (1994): Energy-size reduction laws for ultrasonic fragmentation. Powder Technology, Volume 80, Issue 3, September 1994. 253-263.
- Renata Tomczak-Wandzel, Svetlana Ofverstrom, Regimantas Dauknys, Krystyna Mędrzycka (2011): Effect of Disintegration Pretreatment of Sewage Sludge for Enhanced Anaerobic Digestion. ENVIRONMENTAL ENGINEERING The 8th International Conference May 19–20, 2011, Vilnius, Lithuania.