Ultraljudsbehandling förbättrad geopolymerisering
Geopolymerer utgör ett lovande alternativ till traditionella cementbaserade material och erbjuder miljömässiga, mekaniska och hållbarhetsfördelar. Ultraljudsdispersion är en mycket effektiv teknik för att producera geopolymerer med utmärkta materialegenskaper. Ultraljudsbehandling representerar en mycket effektiv blandningsmetod som möjliggör ekonomisk produktion av högpresterande geopolymerer i stora mängder.
Förbättrad geopolymerisation med Power Ultrasound
Geopolymerisation kräver noggrann och kraftfull blandning för att säkerställa optimal kontakt mellan dess komponenter, vilket underlättar fullständig polymerisation. Tillämpningen av kraftultraljud inducerar intensiva skjuvkrafter, vilket främjar den nödvändiga blandningen och homogeniseringen, samtidigt som det tillför energi som bidrar till snabb och grundlig geopolymerisering. Power ultraljud har förbättrat geopolymerisationskinetiken genom att främja bättre dispersion av reaktanter och underlätta nedbrytningen av agglomerat, vilket leder till förbättrade reaktionshastigheter och produktkvalitet.
MultiSonoReactor med 16 kW ultraljudseffekt för inline geopolymerisering i produktionsskala
Ultraljudsblandning och dispergering kan främja geopolymerisation genom flera mekanismer:
Dessa ultraljudsinducerade mekanismer bidrar tillsammans till förbättringen av geopolymerisationskinetiken och utvecklingen av geopolymermaterial med förbättrade egenskaper.
Power-ultraljud för förbättrad tillverkning av byggmaterial
Kraftultraljud har dykt upp som en pålitlig teknik för tillverkning av bygg- och konstruktionsmaterial, inklusive cement, betong, geopolymerer och andra förträngningsmedel. Ultraljudsbearbetning involverar applicering av lågfrekventa ultraljudsvågor på ett flytande eller uppslamningsmedium, vilket leder till en rad positiva effekter på materialegenskaperna och bearbetningsegenskaperna. Forskare och branschfolk har i allt högre grad insett ultraljudets potential att förbättra prestanda, effektivitet och hållbarhet hos byggmaterial. Denna introduktion ger en översikt över tillämpningarna och fördelarna med kraftultraljud vid tillverkning av byggnads- och konstruktionsmaterial.
- Cement: Ultraljudsbehandling kan förbättra hydratiseringskinetiken hos cementbaserade material genom att främja upplösningen av klinkerfaser och påskynda bildandet av hydratiseringsprodukter. Detta resulterar i kortare härdningstider, förbättrad tidig hållfasthetsutveckling och förbättrad hållbarhet hos betongkonstruktioner. Dessutom kan ultraljud underlätta dispersionen av tillsatser och kompletterande cementbaserade material, såsom flygaska och slagg, vilket leder till mer hållbara och miljövänliga cementkompositioner.
Läs mer om ultraljudsaccelererad härdning och tidig hållfasthetsutveckling av betong! - Betong: Ultraljudsblandnings- och härdningstekniker kan förbättra bearbetbarheten, styrkan och hållbarheten hos betongblandningar. Ultraljudsbehandling främjar dispersionen av aggregat och förstärkningsfibrer, minskar förekomsten av lufthåligheter och defekter, och förbättrar bindningen mellan cementbaserad matris och aggregat. Detta resulterar i betong med högre tryckhållfasthet, förbättrad motståndskraft mot sprickbildning och nedbrytning och förbättrad långsiktig prestanda under olika miljöförhållanden.
Lär dig mer om de positiva effekterna av ultraljudsbehandling på hydrering i cement! - Geopolymerer: Ultraljudsbearbetning spelar en avgörande roll vid syntes och härdning av geopolymerer, som är miljövänliga alternativ till traditionella cementbaserade material. Ultraljudsbehandling främjar upplösningen av aluminsilikatprekursorer, påskyndar polymerisationen av silikatarter och förbättrar homogeniseringen av reaktanter, vilket leder till snabbare härdning och överlägsna mekaniska egenskaper hos geopolymerprodukter. Dessutom kan ultraljud förbättra de reologiska egenskaperna och bearbetbarheten hos geopolymeruppslamningar, vilket möjliggör tillverkning av komplexa former och strukturer.
- Andra byggmaterial: Power ultrasound har olika tillämpningar vid tillverkning av olika byggmaterial, inklusive murbruk, injekteringsbruk, gips och isoleringsprodukter. Ultraljudsbehandling kan förbättra dispersionen av tillsatser, fyllmedel och förstärkningsmedel, optimera mikrostrukturen och porositeten hos material och förbättra deras termiska och mekaniska egenskaper. Speciellt när det gäller enhetlig inkorporering av nanomaterial bidrar ultraljudsdispersion och geagglomeration till kvaliteten och prestandan hos byggmaterial i arkitektoniska och infrastrukturapplikationer.
Läs mer om överlägsen dispersion av nanomaterial med hjälp av ultraljudsbehandling!
Högpresterande sonikatorer för produktion av geoppolymerer
Hielscher sonikatorer är kapabla att producera intensiv akustisk kavitation, vilket leder till bildning och kollaps av mikroskopiska bubblor i det flytande mediet. Denna process resulterar i mycket effektiv blandning och homogenisering av geopolymerprekursormaterialen, vilket säkerställer en jämn fördelning av reaktanter och förbättrar kvaliteten på slutprodukten. Hielscher Ultrasonics industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. Den kontinuerliga bearbetningen med hjälp av en ultraljudsflödescell gör det möjligt att sonikera stora volymer under exakt kontrollerade förhållanden, vilket garanterar kontinuerligt geopolymerisation av hög kvalitet.
Ultraljudsdispergeringsmedel för geopolymersyntes i vilken skala som helst: Hielscher erbjuder en rad ultraljudsutrustning med varierande effektkapacitet och bearbetningsvolymer, vilket möjliggör skalbarhet och anpassning enligt de specifika kraven för tillverkningsprocesser för geopolymer. Oavsett om det är experiment i laboratorieskala i batcher eller inline-produktion i industriell skala, kan Hielscher ultraljudsapparater anpassas för att möta behoven hos olika applikationer.
Styrkor med ultraljudsbehandling – inklusive förbättrad homogenisering, accelererad reaktionskinetik, minskning av partikelstorlek, förbättrade mekaniska egenskaper och skalbarhet – göra Hielscher till en kraftfull teknik för att optimera geopolymersyntesen och främja utvecklingen av hållbara byggmaterial. Hielscher sonsonatorer erbjuder starka fördelar för geopolymertillverkning och tar dig i framkant av geopolymerproduktion.
Ultraljudsbehandling UIP16000 för dispergering av byggmaterial som geopolymerer eller cementbaserade material.
- Hög effektivitet
- Toppmodern teknik
- tillförlitlighet & robusthet
- Justerbar, exakt processtyrning
- batch & Inline
- för vilken volym som helst
- Intelligent programvara
- Smarta funktioner (t.ex. programmerbar, dataprotokoll, fjärrkontroll)
- Enkel och säker att använda
- Lågt underhåll
- CIP (clean-in-place)
Design, tillverkning och rådgivning – Kvalitet tillverkad i Tyskland
Hielscher ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och designstandarder. Robusthet och enkel drift möjliggör en smidig integration av våra ultraljudsapparater i industriella anläggningar. Tuffa förhållanden och krävande miljöer hanteras enkelt av Hielscher ultraljudsapparater.
Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och användarvänligheten. Naturligtvis är Hielscher ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 till 20L | 0.2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 till 150L | 3 till 15 l/min | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 till 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandningsapplikationer, dispersion, emulgering och extraktion i labb-, pilot- och industriell skala.
Litteratur / Referenser
- 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.
Fakta som är värda att veta
Vad är geopolymerer och vad används de till?
Geopolymerer är oorganiska polymerer eller aluminiumsilikatmaterial som vanligtvis syntetiseras genom alkalisk aktivering av aluminiumsilikatprekursorer såsom flygaska, slagg, metakaolin eller naturmaterial som vulkanisk aska. De bildas genom ett polymert nätverk av aluminium- och kiseloxider, där den alkaliska aktivatorn spelar en avgörande roll för att initiera geopolymerisationsreaktionen.
Dessa material har fått uppmärksamhet som ett hållbart alternativ till traditionell Portlandcementbaserad betong på grund av deras miljövänliga egenskaper och utmärkta tekniska prestanda.
Geopolymerer används i olika applikationer, inklusive:
geopolymerer – Ett grönt alternativ till betong
Geopolymerer erbjuder ett grönt alternativ till traditionell betong på grund av flera miljövänliga egenskaper. De stora fördelarna med geopolymer som byggmaterial i konstruktion inkluderar minskade koldioxidutsläpp, utnyttjande av industriella biprodukter, bevarande av energi och vatten samt dess återvinningsbarhet och hållbarhet. I takt med att medvetenheten om miljöfrågor fortsätter att växa över hela världen erkänns geopolymerer i allt högre grad som en hållbar lösning för att minska byggmaterials miljöavtryck. Ultraljudsbehandling är en mycket effektiv blandningsteknik som gör det möjligt att producera högpresterande geolpolymerer ekonomiskt vid stora volymer.
- Minskat koldioxidavtryck: Geopolymerer har vanligtvis ett lägre koldioxidavtryck jämfört med traditionell Portlandcementbaserad betong. Produktionen av portlandcement involverar ugnsprocesser med hög temperatur, som släpper ut betydande mängder koldioxid (CO2). Däremot kan geopolymerer syntetiseras vid mycket lägre temperaturer, ibland vid rumstemperatur, vilket resulterar i minskad energiförbrukning och CO2-utsläpp under tillverkningen.
- Utnyttjande av industriella biprodukter: Geopolymerer använder ofta industriella biprodukter som flygaska, slagg och metakaolin som prekursorer. Dessa material betraktas ofta som avfallsprodukter från andra industrier och skulle annars behöva bortskaffas, vilket bidrar till miljöbelastningar. Genom att införliva dessa biprodukter i geopolymerer avleds de inte bara från deponier, utan de minskar också efterfrågan på jungfruliga råvaror, vilket ytterligare minskar miljöpåverkan.
- Lägre energiförbrukning: Produktionen av geopolymerer kräver vanligtvis lägre energitillförsel jämfört med portlandcement. Geopolymerisationsprocesser kan ske vid lägre temperaturer och kanske inte kräver den omfattande kalcineringsprocessen som är involverad i cementproduktion. Detta resulterar i minskad energiförbrukning och tillhörande utsläpp av växthusgaser.
- Hållbarhet och livslängd: Geopolymerer kan uppvisa utmärkta hållbarhetsegenskaper, inklusive hög tryckhållfasthet, låg permeabilitet och motståndskraft mot kemisk korrosion. Som ett resultat kan konstruktioner tillverkade av geopolymerer kräva mindre underhåll och reparation under sin livslängd jämfört med traditionell betong. Denna livslängd minskar behovet av frekventa ombyggnationer eller utbyten, vilket sparar resurser och minskar den totala miljöpåverkan.
- Minskad vattenanvändning: Produktion av geopolymerer kräver vanligtvis mindre vatten jämfört med traditionell betong. Blandningsprocessen för geopolymerer innebär ofta minimal vattenhalt, vilket leder till lägre vattenförbrukning och mindre belastning på vattenresurserna.
- Återvinningsbarhet och återanvändbarhet: Geopolymermaterial kan ofta återvinnas eller återanvändas i slutet av sin livslängd. Till skillnad från traditionell betong, som kan kräva betydande energikrävande bearbetning för återvinning eller bortskaffande, kan geopolymerer brytas ner och återanvändas med lägre miljöpåverkan.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.