Ultrasonic dispergering och Deagglomeration

Dispergering och deagglomerering av fasta ämnen i vätskor är en viktig tillämpning av makt ultraljud och sond-typ sonicators. Ultraljud kavitation genererar utomordentligt hög skjuvning som bryter partikelagglomerat i enstaka dispergerade partiklar. På grund av dess lokalt fokuserade höga skjuvkrafter är ultraljudsbehandling idealisk för att producera mircon- och nano-storlek dispersioner för experiment, forskning och utveckling, och naturligtvis för industriell produktion.

Blandning av pulver i vätskor är ett vanligt steg i formuleringen av olika produkter, såsom färg, bläck, kosmetika, drycker, hydrogeler eller poleringsmedier. De enskilda partiklarna hålls samman av attraktionskrafter av olika fysikalisk och kemisk natur, inklusive van der Waals-krafter och flytande ytspänning. Denna effekt är starkare för vätskor med högre viskositet, såsom polymerer eller hartser. Attraktionskrafterna måste övervinnas för att deagglomerera och sprida partiklarna i flytande media. Läs nedan varför ultraljud homogenisatorer är den överlägsna dispergeringsutrustning för spridning av submikron- och nano-stora partiklar i labb och industri.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Sond-typ ultrasonicator UP400St för nanopartikel dispersion i en stabil vattenhaltig suspension.

ultraljudsapparat UP400St för beredning av nanopartikeldispersioner i satser.

Ultraljud spridning av fasta ämnen i vätskor

Arbetsprincipen för ultraljudshomogenisatorer är baserad på fenomenet akustisk kavitation. Akustisk kavitation är känd för att skapa intensiva fysiska krafter, inklusive mycket starka skjuvkrafter. Tillämpningen av mekanisk spänning bryter partikelagglomeraten isär. Dessutom pressas vätska mellan partiklarna.
Medan för spridning av pulver i vätskor är olika tekniker såsom högtryckshomogenisatorer, omrörarpärlkvarnar, impinging jetkvarnar och rotor-stator-mixer kommersiellt tillgängliga. Men ultraljud dispersers har betydande fördelar. Läs nedan hur ultraljud dispersion fungerar och vad fördelarna med ultraljud spridning är.

 

Videon visar ultraljud spridning av röd färg med up400st med en S24d 22mm sond.

Ultraljud röd färg dispersion med UP400St

Video miniatyr

 

Arbetsprincipen för ultraljud kavitation och dispersion

Under ultraljudsbehandling skapar högfrekventa ljudvågor alternerande områden av kompression och sällsynthet i det flytande mediet. När ljudvågorna passerar genom mediet skapar de bubblor som snabbt expanderar och sedan våldsamt kollapsar. Denna process kallas akustisk kavitation. Bubblornas kollaps genererar högtryckschockvågor, mikrostrålar och skjuvkrafter som kan bryta ner större partiklar och agglomerat till mindre partiklar. I ultraljudsdispersionsprocesser fungerar partiklarna själva i dispersionen som fräsningsmedium. Accelererad av skjuvkrafterna av ultraljud kavitation, partiklarna kolliderar med varandra och splittras i små fragment. Eftersom inga pärlor eller pärlor läggs till den ultraljudsbehandlade dispersionen, undviks den tidskrävande och arbetsintensiva separationen och rengöringen av fräsmedel samt kontaminering helt.
Detta gör ultraljudsbehandling så effektiv i spridning och deagglomerating partiklar, även de som är svåra att bryta ner med andra metoder. Detta resulterar i en mer enhetlig fördelning av partiklar, vilket leder till förbättrad produktkvalitet och prestanda.
Dessutom kan ultraljudsbehandling enkelt hantera, sprida och syntetisera nanomaterial såsom nanosfärer, nanokristaller, nanoark, nanofibrer, nanotrådar, kärnskalpartiklar och andra komplexa strukturer.
Dessutom kan ultraljudsbehandling utföras på en relativt kort tidsram, vilket är en stor fördel jämfört med andra dispersionstekniker.

Fördelar med ultraljudsdispersorer över alternativa blandningstekniker

Ultraljudsdispersorer erbjuder flera fördelar jämfört med alternativa blandningstekniker såsom högtryckshomogenisatorer, pärlfräsning eller rotorstatorblandning. Några av de mest framträdande fördelarna inkluderar:

  • Förbättrad partikelstorleksminskning: Ultraljudsdispersorer kan effektivt minska partikelstorlekarna till nanometerområdet, vilket inte är möjligt med många andra blandningstekniker. Detta gör dem idealiska för applikationer där en fin partikelstorlek är avgörande.
  • Snabbare blandning: Ultraljud dispersorer kan blanda och sprida material snabbare än många andra tekniker, vilket sparar tid och ökar produktiviteten.
  • Ingen förorening: Ultraljudsdispersorer kräver inte användning av fräsmedia auch som pärlor eller pärlor, som förorenar dispersionen genom nötning.
  • Bättre produktkvalitet: Ultraljud dispersorer kan producera mer enhetliga blandningar och suspensioner, vilket resulterar i bättre produktkvalitet och konsistens. Speciellt i genomströmningsläge passerar dispersionsuppslamningen ultraljudskavitationszonen på ett mycket kontrollerat sätt vilket säkerställer en mycket enhetlig behandling.
  • Lägre energiförbrukning: Ultraljudsdisperser kräver vanligtvis mindre energi än annan teknik, vilket minskar driftskostnaderna.
  • Mångsidighet: Ultraljud dispersorer kan användas för ett brett spektrum av applikationer, inklusive homogenisering, emulgering, dispersion, och deagglomeration. De kan också hantera en mängd olika material, inklusive slipande material, fibrer, frätande vätskor och till och med gaser.

På grund av dessa processfördelar samt tillförlitlighet och enkel drift konkurrerar ultraljudsdisperser ut alternativa blandningstekniker, vilket gör dem till ett populärt val för många industriella applikationer.

Ultraljud homogenisator UIP1000hdT för spridning av nanofillers i lacker.

UIP1000hdT (1000 watt) ultrasonicator dispergering av nanofyllmedel i lacker


Ultraljud syntetiserade nanofluider är effektiva kylmedel och värmeväxlare vätskor. Termoledande nanomaterial ökar värmeöverförings- och värmeavledningskapaciteten avsevärt. Ultraljudsbehandling är väl etablerad i syntes och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylning applikationer.

Dispergering av CNT i polyetylenglykol (PEG)

Video miniatyr

Bilden visar ett typiskt resultat av ultraljud spridning av fumed kiseldioxid i vatten.

Ultraljud dispersion av rökt kiseldioxid i vatten: Före ultraljud den agglomererade kiseldioxid partikelstorlek är mer än 200 mikron (D50). Efter ultraljudsdispersion av den rökta kiseldioxiden reducerades de flesta partiklarna till mindre än 200 nanometer.

Ultraljud spridning och deagglomeration i vilken skala som helst

Hielscher erbjuder ultraljud enheter för spridning och deagglomeration av någon volym för batch eller inline bearbetning. Ultraljud laboratorieanordningar används för volymer från 1.5mL till ca. 2L. Industriella ultraljudsenheter används i processutveckling och produktion för partier från 0,5 till ca 2000L eller flödeshastigheter från 0,1L till 20m³ per timme.

Hielscher Ultrasonics industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder därmed tillförlitligt sprida och fräsa partiklar till nano-skala. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljud sonotrodes tillgängliga.

Högpresterande ultrasonicators är pålitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av nanodispersioner, t.ex. termoledande nanofluider.

Industriellt ultraljudssystem MultiSonoReactor för industriell inline-dispersion: Högpresterande ultrasonicators är tillförlitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av nanodispersioner.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
0.5 till 1,5 ml n.a. VialTweeter
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
15 till 150L 3 till 15 liter/min UIP6000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud dispersion av kol nanorör - Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) sprider och detangles CNTs snabbt och effektivt i enstaka nanorör.

Spridning av kolnanorör i vatten med hjälp av UP400S

Video miniatyr

Ultraljud homogenisator UIP1000hdT för spridning av nanofillers i lacker.

UIP1000hdT (1000 watt) ultrasonicator dispergering av nanofyllmedel i lacker

Fördelar med ultraljud dispersion: lätt att skala upp

Till skillnad från andra spridningstekniker kan ultraljud enkelt skalas upp från labb till produktionsstorlek. Laboratorietester gör det möjligt att välja önskad utrustningsstorlek exakt. När de används i slutlig skala är processresultaten identiska med labbresultaten.

Ultrasonicators: Robust och lätt att rengöra

Ultraljud makt överförs till vätskan via en sonotrode. Detta är en typiskt roterande symmetrisk del, som är bearbetad av massivt titan av flygplanskvalitet. Detta är också den enda rörliga / vibrerande fuktade delen. Det är den enda delen som utsätts för slitage och den kan enkelt bytas ut inom några minuter. Oscillationsfrikopplingsflänsar gör det möjligt att montera sonotroden i öppna eller slutna tryckbehållare eller flödesceller i vilken riktning som helst. Inga lager behövs. Alla andra fuktade delar är vanligtvis gjorda av rostfritt stål. Flödescellreaktorer har enkla geometrier och kan enkelt demonteras och rengöras, t.ex. genom spolning och uttorkning. Det finns inga små öppningar eller dolda hörn.

Ultraljud renare på plats

Ultraljud är välkänt för sina rengöringsapplikationer, till exempel en yta, delrengöring. Ultraljudsintensiteten som används för att sprida applikationer är mycket högre än för typisk ultraljudsrengöring. När det gäller rengöring av de fuktade delarna av ultraljudsanordningen kan ultraljudskraften användas för att underlätta rengöring under spolning och sköljning, eftersom ultraljud / akustisk kavitation tar bort partiklar och vätskerester från sonotroden och från flödescellväggarna.



Litteratur / Referenser

Ultraljud homogenisatorer såsom den industriella UIP6000hdT används för högpresterande dispersion applikationer.

Ultraljud homogenisator UIP6000hdT för industriell inline-bearbetning av stora genomströmningar.


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.


Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.