Shpërndarja dhe Deagglomerimi me ultratinguj

Shpërndarja dhe deagglomerimi i lëndëve të ngurta në lëngje është një aplikim i rëndësishëm i ultrazërit të fuqisë dhe sonikatorëve të tipit sonda. Kavitacioni tejzanor gjeneron qethje jashtëzakonisht të lartë që thyen aglomeratet e grimcave në grimca të vetme të shpërndara. Për shkak të forcave të tij të larta prerëse të fokusuara në nivel lokal, sonikimi është ideal për të prodhuar dispersione me përmasa mirkon dhe nano për eksperimentim, kërkim dhe zhvillim, dhe natyrisht për prodhim industrial.

Përzierja e pluhurave në lëngje është një hap i zakonshëm në formulimin e produkteve të ndryshme, të tilla si bojë, bojë, kozmetikë, pije, hidrogel ose mjete lustruese. Grimcat individuale mbahen së bashku nga forcat tërheqëse të natyrës së ndryshme fizike dhe kimike, duke përfshirë forcat van der Waals dhe tensionin sipërfaqësor të lëngët. Ky efekt është më i fortë për lëngjet me viskozitet më të lartë, të tilla si polimeret ose rrëshirat. Forcat tërheqëse duhet të kapërcehen në mënyrë që të deaglomerohen dhe shpërndahen grimcat në media të lëngshme. Lexoni më poshtë pse homogjenizuesit tejzanor janë pajisjet më të mira shpërndarëse për shpërndarjen e grimcave me madhësi nën mikron dhe nano në laborator dhe industri.

Shpërndarja me ultratinguj e lëndëve të ngurta në lëngje

Parimi i punës së homogjenizuesve tejzanor bazohet në fenomenin e kavitacionit akustik. Dihet se kavitacioni akustik krijon forca fizike intensive, duke përfshirë forcat prerëse shumë të forta. Aplikimi i stresit mekanik i thyen aglomeratet e grimcave. Gjithashtu, lëngu shtypet midis grimcave.
Ndërsa për shpërndarjen e pluhurave në lëngje, teknologji të ndryshme si homogjenizuesit me presion të lartë, mullinjtë me rruaza të trazuesit, mullinjtë me rrymë përplasëse dhe mikseri me rotor-stator janë të disponueshme në treg. Sidoqoftë, dispersuesit tejzanor kanë përparësi të konsiderueshme. Lexoni më poshtë se si funksionon dispersioni tejzanor dhe cilat janë avantazhet e dispersionit tejzanor.

 

 

Parimi i Punës i Kavitacionit dhe Dispersionit tejzanor

Gjatë sonikimit, valët e zërit me frekuencë të lartë krijojnë zona të alternuara të ngjeshjes dhe rrallimit në mjedisin e lëngshëm. Ndërsa valët e zërit kalojnë përmes mediumit, ato krijojnë flluska që zgjerohen me shpejtësi dhe më pas shemben me dhunë. Ky proces quhet kavitacion akustik. Rënia e flluskave gjeneron valë goditëse me presion të lartë, mikrojet dhe forca prerëse që mund të zbërthejnë grimcat më të mëdha dhe grumbullohen në grimca më të vogla. Në proceset e shpërndarjes tejzanor, vetë grimcat në dispersion funksionojnë si medium bluarjeje. Të përshpejtuara nga forcat prerëse të kavitacionit tejzanor, grimcat përplasen me njëra-tjetrën dhe thyhen në fragmente të vogla. Meqenëse nuk i shtohen rruaza ose perla në dispersionin e trajtuar me ultratinguj, ndarja dhe pastrimi që kërkon shumë kohë dhe punë intensive të mediave bluarëse si dhe ndotja shmangen plotësisht.
Kjo e bën sonikacionin kaq efektiv në shpërndarjen dhe deaglomerimin e grimcave, madje edhe ato që janë të vështira për t'u shpërbërë me metoda të tjera. Kjo rezulton në një shpërndarje më uniforme të grimcave, duke çuar në përmirësimin e cilësisë dhe performancës së produktit.
Përveç kësaj, sonikimi mund të trajtojë, shpërndajë dhe sintetizojë lehtësisht nanomateriale si nanosferat, nanokristalet, nanosferat, nanofibrat, nanotelat, grimcat e mbështjelljes së bërthamës dhe struktura të tjera komplekse.
Për më tepër, sonikimi mund të kryhet në një kornizë kohore relativisht të shkurtër, e cila është një avantazh i madh mbi teknikat e tjera të dispersionit.

Përparësitë e shpërndarësve tejzanor mbi teknologjitë alternative të përzierjes

Shpërndarësit tejzanor ofrojnë disa avantazhe ndaj teknologjive alternative të përzierjes si homogjenizuesit me presion të lartë, bluarja e rruazave ose përzierja me rotor-stator. Disa nga avantazhet më të spikatura përfshijnë:

• Reduktimi i përmirësuar i madhësisë së grimcave: Shpërndarësit tejzanor mund të zvogëlojnë në mënyrë efektive madhësinë e grimcave në intervalin nanometër, gjë që nuk është e mundur me shumë teknologji të tjera të përzierjes. Kjo i bën ato ideale për aplikime ku madhësia e grimcave të imta është kritike.
• Përzierje më e shpejtë: Shpërndarësit tejzanor mund të përziejnë dhe shpërndajnë materiale më shpejt se shumë teknologji të tjera, gjë që kursen kohë dhe rrit produktivitetin.
• Asnjë ndotje: Shpërndarësit tejzanor nuk kërkojnë përdorimin e mediave bluarëse, si rruaza ose perla, të cilat ndotin shpërndarjen me gërryerje.
• Cilësi më e mirë e produktit: Shpërndarësit tejzanor mund të prodhojnë përzierje dhe pezullime më uniforme, duke rezultuar në cilësi dhe qëndrueshmëri më të mirë të produktit. Veçanërisht në modalitetin e rrjedhjes, slurri i shpërndarjes kalon zonën e kavitacionit tejzanor në një mënyrë shumë të kontrolluar duke siguruar një trajtim shumë uniform.
• Konsumi më i ulët i energjisë: Dispersuesit tejzanor zakonisht kërkojnë më pak energji se teknologjitë e tjera, gjë që redukton kostot e funksionimit.
• Shkathtësia: Shpërndarësit tejzanor mund të përdoren për një gamë të gjerë aplikimesh, duke përfshirë homogjenizimin, emulsifikimin, shpërndarjen dhe deaglomerimin. Ata gjithashtu mund të trajtojnë një sërë materialesh, duke përfshirë materiale gërryese, fibra, lëngje gërryese dhe madje edhe gazra.

Për shkak të këtyre avantazheve të procesit, si dhe besueshmërisë dhe funksionimit të thjeshtë, dispersuesit tejzanor konkurrojnë teknologjitë alternative të përzierjes, duke i bërë ato një zgjedhje popullore për shumë aplikacione industriale.

Shpërndarja tejzanor dhe deagglomerimi në çdo shkallë

Hielscher ofron pajisje tejzanor për shpërndarjen dhe deaglomerimin e çdo vëllimi për përpunim grupor ose inline. Pajisjet laboratorike tejzanor përdoren për vëllime nga 1.5mL deri në përafërsisht. 2L. Pajisjet industriale tejzanor përdoren në zhvillimin dhe prodhimin e procesit për tufa nga 0,5 deri në përafërsisht 2000L ose norma rrjedhjeje nga 0,1L në 20m³ në orë.

Procesorët industrialë tejzanor Hielscher Ultrasonics mund të japin amplituda shumë të larta duke shpërndarë dhe bluar me besueshmëri grimcat në shkallë nano. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen lehtësisht vazhdimisht në funksionim 24/7. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara.

Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:

Përparësitë e shpërndarjes tejzanor: Lehtë për t'u rritur

Ndryshe nga teknologjitë e tjera të shpërndarjes, ultratingulli mund të rritet lehtësisht nga laboratori në madhësinë e prodhimit. Testet laboratorike do të lejojnë zgjedhjen e saktë të madhësisë së pajisjes së kërkuar. Kur përdoren në shkallën përfundimtare, rezultatet e procesit janë identike me rezultatet e laboratorit.

Ultrasonikë: Të fortë dhe të lehtë për t'u pastruar

Fuqia tejzanor transmetohet në lëng përmes një sonotrode. Kjo është një pjesë tipike simetrike rrotulluese, e përpunuar nga titani i cilësisë së fortë të avionit. Kjo është gjithashtu pjesa e vetme lëvizëse / vibruese e lagur. Është e vetmja pjesë që i nënshtrohet konsumimit dhe mund të zëvendësohet lehtësisht brenda pak minutash. Fllanxhat e shkëputjes së lëkundjeve lejojnë montimin e sonotrodës në kontejnerë të hapur ose të mbyllur me presion ose qeliza rrjedhëse në çdo orientim. Nuk nevojiten kushineta. Të gjitha pjesët e tjera të lagura janë bërë përgjithësisht prej çeliku inox. Reaktorët me qeliza rrjedhëse kanë gjeometri të thjeshta dhe mund të çmontohen dhe pastrohen lehtësisht, p.sh. duke shpëlarë dhe fshirë. Nuk ka vrima të vogla apo qoshe të fshehura.

Pastrues tejzanor në vend

Ultratingulli është i njohur për aplikimet e tij të pastrimit, të tilla si pastrimi i sipërfaqeve, pjesëve. Intensiteti tejzanor i përdorur për shpërndarjen e aplikacioneve është shumë më i lartë se sa për pastrimin tipik me ultratinguj. Kur bëhet fjalë për pastrimin e pjesëve të lagura të pajisjes tejzanor, fuqia tejzanor mund të përdoret për të ndihmuar pastrimin gjatë shpëlarjes dhe shpëlarjes, pasi kavitacioni tejzanor/akustik heq grimcat dhe mbetjet e lëngshme nga sonotrode dhe nga muret e qelizave rrjedhëse.

---

---

Literatura / Referencat

• Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
• Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
• László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
• Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.