การกระจายอัลตราโซนิกและการแยกตัวเป็นก้อน

การกระจายตัวและการแยกตัวของแข็งเป็นของเหลวเป็นการประยุกต์ใช้ที่สําคัญของอัลตราซาวนด์กําลังและเครื่องสะท้อนเสียงแบบโพรบ โพรงอากาศอัลตราโซนิกสร้างแรงเฉือนสูงเป็นพิเศษซึ่งทําลายการรวมตัวของอนุภาคออกเป็นอนุภาคที่กระจายตัวเพียงอนุภาคเดียว เนื่องจากแรงเฉือนสูงที่เน้นเฉพาะที่ sonication จึงเหมาะอย่างยิ่งในการผลิตการกระจายตัวขนาดมิลคอนและนาโนสําหรับการทดลองการวิจัยและพัฒนาและแน่นอนสําหรับการผลิตทางอุตสาหกรรม

การผสมผงเป็นของเหลวเป็นขั้นตอนทั่วไปในการกําหนดผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สี หมึก เครื่องสําอาง เครื่องดื่ม ไฮโดรเจล หรือสื่อขัดเงา อนุภาคแต่ละอนุภาคถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงดึงดูดที่มีลักษณะทางกายภาพและทางเคมีต่างๆ รวมถึงแรงแวนเดอร์วาลส์และแรงตึงผิวของเหลว เอฟเฟกต์นี้จะแข็งแกร่งขึ้นสําหรับของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่า เช่น โพลีเมอร์หรือเรซิน ต้องเอาชนะแรงดึงดูดเพื่อแยกตัวและกระจายอนุภาคลงในตัวกลางที่เป็นของเหลว อ่านด้านล่างว่าเหตุใดโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกจึงเป็นอุปกรณ์กระจายที่เหนือกว่าสําหรับการกระจายตัวของอนุภาคขนาดซับไมครอนและนาโนในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม

การกระจายตัวของแข็งอัลตราโซนิกเป็นของเหลว

หลักการทํางานของโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ของโพรงอากาศอะคูสติก โพรงอากาศอะคูสติกเป็นที่ทราบกันดีว่าสร้างแรงทางกายภาพที่รุนแรง รวมถึงแรงเฉือนที่รุนแรงมาก การใช้ความเครียดเชิงกลจะแยกอนุภาคออกจากกัน นอกจากนี้ของเหลวจะถูกกดระหว่างอนุภาค
ในขณะที่การกระจายผงเป็นของเหลวเทคโนโลยีต่างๆเช่นโฮโมจีไนเซอร์แรงดันสูงโรงสีลูกปัดกวนโรงสีเจ็ทมิ่งกระแทกและโรเตอร์สเตเตอร์ผสมมีจําหน่ายทั่วไป อย่างไรก็ตามเครื่องกระจายอัลตราโซนิกมีข้อดีที่สําคัญ อ่านด้านล่างว่าการกระจายอัลตราโซนิกทํางานอย่างไรและข้อดีของการกระจายอัลตราโซนิกคืออะไร

หลักการทํางานของโพรงอากาศอัลตราโซนิกและการกระจายตัว

ในระหว่างการ sonication คลื่นเสียงความถี่สูงจะสร้างพื้นที่สลับกันของการบีบอัดและการหายากในตัวกลางที่เป็นของเหลว เมื่อคลื่นเสียงผ่านตัวกลาง พวกมันจะสร้างฟองอากาศที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วแล้วยุบตัวลงอย่างรุนแรง กระบวนการนี้เรียกว่าโพรงอากาศอะคูสติก การยุบตัวของฟองอากาศทําให้เกิดคลื่นกระแทกแรงดันสูง ไมโครเจ็ท และแรงเฉือนที่สามารถสลายอนุภาคขนาดใหญ่และรวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดเล็กได้ ในกระบวนการกระจายตัวของอัลตราโซนิกอนุภาคในการกระจายตัวทําหน้าที่เป็นสื่อการกัด เร่งด้วยแรงเฉือนของโพรงอากาศอัลตราโซนิกอนุภาคจะชนกันและแตกเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ เนื่องจากไม่มีการเพิ่มลูกปัดหรือไข่มุกลงในการกระจายตัวที่ผ่านการบําบัดด้วยอัลตราโซนิก จึงหลีกเลี่ยงการแยกและทําความสะอาดสื่อการกัดที่ใช้เวลานานและใช้แรงงานมาก ตลอดจนการปนเปื้อนอย่างสมบูรณ์
สิ่งนี้ทําให้ sonication มีประสิทธิภาพในการกระจายและแยกตัวเป็นอนุภาคแม้กระทั่งอนุภาคที่ยากต่อการสลายตัวด้วยวิธีอื่น ส่งผลให้มีการกระจายอนุภาคที่สม่ําเสมอมากขึ้น ซึ่งนําไปสู่คุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น
นอกจากนี้การ sonication ยังสามารถจัดการกระจายและสังเคราะห์วัสดุนาโนเช่นนาโนสเฟียร์นาโนคริสตัลนาโนชีตนาโนเส้นใยนาโนสายนาโนอนุภาคเปลือกแกนและโครงสร้างที่ซับซ้อนอื่น ๆ
นอกจากนี้การ sonication สามารถทําได้ในกรอบเวลาที่ค่อนข้างสั้นซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สําคัญเหนือเทคนิคการกระจายตัวอื่น ๆ

ข้อดีของเครื่องกระจายอัลตราโซนิกเหนือเทคโนโลยีการผสมทางเลือก

เครื่องกระจายอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการเหนือเทคโนโลยีการผสมทางเลือกเช่นโฮโมจีไนเซอร์แรงดันสูงการกัดลูกปัดหรือการผสมโรเตอร์สเตเตอร์ ข้อดีที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ :

• ปรับปรุงการลดขนาดอนุภาค: เครื่องกระจายอัลตราโซนิกสามารถลดขนาดอนุภาคได้เป็นช่วงนาโนเมตรได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งไม่สามารถทําได้ด้วยเทคโนโลยีการผสมอื่น ๆ ทําให้เหมาะสําหรับการใช้งานที่ขนาดอนุภาคละเอียดเป็นสิ่งสําคัญ
• การผสมที่เร็วขึ้น: เครื่องกระจายอัลตราโซนิกสามารถผสมและกระจายวัสดุได้เร็วกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและเพิ่มผลผลิต
• ไม่มีการปนเปื้อน: เครื่องกระจายอัลตราโซนิกไม่จําเป็นต้องใช้สื่อการกัดเป็นลูกปัดหรือไข่มุกซึ่งปนเปื้อนการกระจายตัวโดยการเสียดสี
• คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น: เครื่องกระจายอัลตราโซนิกสามารถผลิตสารผสมและสารแขวนลอยที่สม่ําเสมอมากขึ้นส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพและความสม่ําเสมอที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโหมดการไหลผ่านสารละลายการกระจายตัวจะผ่านโซนโพรงอากาศอัลตราโซนิกในลักษณะที่มีการควบคุมอย่างสูงเพื่อให้มั่นใจว่าการรักษามีความสม่ําเสมอมาก
• ลดการใช้พลังงาน: โดยทั่วไปแล้วเครื่องกระจายอัลตราโซนิกต้องการพลังงานน้อยกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดําเนินงาน
• ความเก่งกาจ: เครื่องกระจายอัลตราโซนิกสามารถใช้สําหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันอิมัลชันการกระจายตัวและการแยกตัวเป็นก้อน นอกจากนี้ยังสามารถจัดการกับวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เส้นใย ของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และแม้แต่ก๊าซ

เนื่องจากข้อได้เปรียบของกระบวนการเหล่านี้ตลอดจนความน่าเชื่อถือและการใช้งานที่เรียบง่ายเครื่องกระจายอัลตราโซนิกจึงแข่งขันได้ดีกว่าเทคโนโลยีการผสมทางเลือกทําให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสําหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมจํานวนมาก

การกระจายตัวของอัลตราโซนิกของซิลิกาควันในน้ํา: ก่อนอัลตราโซนิกขนาดอนุภาคซิลิกาที่รวมตัวกันจะมากกว่า 200 ไมครอน (D50) หลังจากการกระจายตัวของอัลตราโซนิกของซิลิกาที่มีควันอนุภาคส่วนใหญ่ลดลงเหลือน้อยกว่า 200 นาโนเมตร

การกระจายอัลตราโซนิกและการแยกตัวเป็นก้อนในทุกขนาด

Hielscher นําเสนออุปกรณ์อัลตราโซนิกสําหรับการกระจายตัวและการแยกตัวของปริมาตรใด ๆ สําหรับการประมวลผลแบบแบทช์หรือแบบอินไลน์ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการอัลตราโซนิกใช้สําหรับปริมาตรตั้งแต่ 1.5 มล. ถึงประมาณ 2 ลิตร อุปกรณ์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมใช้ในการพัฒนากระบวนการและการผลิตสําหรับแบทช์ตั้งแต่ 0.5 ถึงประมาณ 2000 ลิตรหรืออัตราการไหลตั้งแต่ 0.1 ลิตรถึง 20 ลบ.ม.

โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดสูงมากจึงกระจายและกัดอนุภาคไปยังระดับนาโนได้อย่างน่าเชื่อถือ แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง

ข้อดีของการกระจายอัลตราโซนิก: ง่ายต่อการขยายขนาด

แตกต่างจากเทคโนโลยีการกระจายตัวอื่น ๆ อัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายดายจากห้องปฏิบัติการไปจนถึงขนาดการผลิต การทดสอบในห้องปฏิบัติการจะช่วยให้สามารถเลือกขนาดอุปกรณ์ที่ต้องการได้อย่างแม่นยํา เมื่อใช้ในระดับขั้นสุดท้าย ผลลัพธ์ของกระบวนการจะเหมือนกับผลการทดลอง

เครื่องอัลตราโซนิก: ทนทานและทําความสะอาดง่าย

พลังงานอัลตราโซนิกจะถูกส่งไปยังของเหลวผ่านทาง sonotrode นี่คือชิ้นส่วนสมมาตรแบบหมุนโดยทั่วไปซึ่งกลึงจากไทเทเนียมคุณภาพอากาศยานที่เป็นของแข็ง นี่เป็นส่วนที่เปียกที่เคลื่อนที่ / สั่นสะเทือนเพียงอย่างเดียว เป็นชิ้นส่วนเดียวที่อาจสึกหรอและสามารถเปลี่ยนได้ง่ายภายในไม่กี่นาที หน้าแปลนแบบสั่น-แยกส่วนช่วยให้สามารถติดตั้ง sonotrode ลงในภาชนะที่มีแรงดันแบบเปิดหรือปิดหรือเซลล์การไหลในทิศทางใดก็ได้ ไม่จําเป็นต้องใช้ตลับลูกปืน ชิ้นส่วนเปียกอื่นๆ ทั้งหมดมักทําจากสแตนเลส เครื่องปฏิกรณ์โฟลว์เซลล์มีรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายและสามารถถอดประกอบและทําความสะอาดได้ง่าย เช่น โดยการล้างและเช็ดออก ไม่มีปากเล็ก ๆ หรือมุมที่ซ่อนอยู่

เครื่องทําความสะอาดอัลตราโซนิกในสถานที่

อัลตราซาวนด์เป็นที่รู้จักกันดีในด้านการทําความสะอาดเช่นพื้นผิวการทําความสะอาดชิ้นส่วน ความเข้มของอัลตราโซนิกที่ใช้สําหรับการใช้งานการกระจายตัวนั้นสูงกว่าการทําความสะอาดอัลตราโซนิกทั่วไปมาก เมื่อพูดถึงการทําความสะอาดชิ้นส่วนที่เปียกของอุปกรณ์อัลตราโซนิกสามารถใช้พลังงานอัลตราโซนิกเพื่อช่วยทําความสะอาดในระหว่างการล้างและล้างเนื่องจากโพรงอากาศอัลตราโซนิก / อะคูสติกจะขจัดอนุภาคและของเหลวตกค้างจาก sonotrode และจากผนังเซลล์การไหล

วรรณกรรม / อ้างอิง