เทคโนโลยีอัลตราซาวนด์ Hielscher

Probe-Type Sonication กับอัลตราโซนิกอาบน้ำ: การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ

กระบวนการ sonication สามารถดำเนินการได้โดยการใช้หัววัดชนิดโฮโมจีไนอัลตราโซนิกหรืออาบน้ำอัลตราโซนิก แม้ว่าทั้งสองเทคนิคใช้อัลตราซาวนด์ของกลุ่มตัวอย่างมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในประสิทธิภาพอย่างมีประสิทธิภาพและความสามารถในกระบวนการ

ผลกระทบที่ต้องการจาก ultrasonication ของของเหลว – รวมไปถึง ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน, กระจาย, deagglomeration, การโม่, emulsification, การสกัด, สลาย, การสลายตัว และ ผลกระทบ sonochemical - มีสาเหตุมาจาก โพรงอากาศ. คลื่นเสียงจะถูกส่งผ่านไปในของเหลวและสร้างวงจรสลับแรงดันสูง (บีบอัด) และแรงดันต่ำ (เกิดความว่องไว) สลับกับอัตราขึ้นอยู่กับความถี่ ระหว่างวงจรแรงดันต่ำคลื่นความร้อนที่มีความเข้มสูงจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองสบู่บรรลุระดับที่พวกเขาไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีกต่อไปพวกเขาจะยุบตัวลงอย่างรุนแรงระหว่างรอบความดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า cavitation ในระหว่างการระเบิดอุณหภูมิสูงมาก (ประมาณ 5,000 K) และความดัน (ประมาณ 2,000 เมตรต่อชั่วโมง) จะมาถึงภายในประเทศ การระเบิดของฟองอากาศแบบ cavitation จะส่งผลต่อความเร็วของไอพ่นเหลวถึง 280m / s velocity [Suslick 1998]

ฟอง Cavitation สามารถที่แตกต่างในฟองอากาศที่มีเสถียรภาพและชั่วคราว (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

Moholkar et al, (2000) พบว่าฟองอากาศในภูมิภาคของความรุนแรงเกิดโพรงอากาศสูงสุดขนานการเคลื่อนไหวชั่วคราวในขณะที่ฟองอากาศในภูมิภาคของความรุนแรงเกิดโพรงอากาศต่ำสุดที่เปลี่ยนการเคลื่อนไหวมีเสถียรภาพ / กวัดแกว่ง การล่มสลายชั่วคราวของฟองอากาศที่ทำให้อุณหภูมิในท้องถิ่นและความดันสูงสุดที่รากของผลกระทบที่สังเกตของอัลตราซาวด์ในระบบสารเคมี
ความเข้มของ ultrasonication เป็นฟังก์ชั่นของการป้อนข้อมูลพลังงานและพื้นที่ผิว sonotrode ที่ สำหรับการป้อนพลังงานให้ใช้: ที่มีขนาดใหญ่พื้นที่ผิวของ sonotrode ที่ต่ำกว่าความเข้มของการอัลตราซาวนด์
คลื่นอัลตราซาวด์สามารถสร้างขึ้นโดยความแตกต่างของระบบอัลตราโซนิก ในต่อไปนี้ความแตกต่างระหว่าง sonication โดยใช้อาบน้ำล้ำอุปกรณ์สอบสวนอัลตราโซนิกในภาชนะเปิดและอุปกรณ์การสอบสวนอัลตราโซนิกกับห้องเซลล์ไหลจะถูกเปรียบเทียบ

การเปรียบเทียบการกระจายจุดร้อน cavitational

อาบน้ำอัลตราโซนิก

ในการอาบน้ำล้ำ cavitation เกิดขึ้นที่ไม่คล้อยตามและจัดจำหน่ายผ่านดะถัง ผล sonication คือ ความเข้มของต่ำ และ พลอมแพลม กระจาย ทำซ้ำและความยืดหยุ่นของกระบวนการที่ยากจนมาก
ภาพด้านล่างแสดงให้เห็นผลของการทดสอบฟอยล์ในถังล้ำ ดังนั้นลูมิเนียมหรือดีบุกบางฟอยล์ถูกวางไว้ที่ด้านล่างของน้ำที่เต็มถังอัลตราโซนิก หลังจาก sonication เครื่องหมายการกัดเซาะเดียวที่มองเห็นได้ ผู้จุดปรุเดียวและหลุมในฟอยล์ระบุจุดร้อน cavitational เนื่องจาก พลังงานต่ำ และ ไม่สม่ำเสมอ การกระจายตัวของอัลตราซาวนด์ที่อยู่ภายในถังเครื่องหมายการกัดเซาะเกิดขึ้นเฉพาะจุดที่ชาญฉลาด ดังนั้นห้องน้ำอัลตราโซนิกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการใช้ในการทำความสะอาด

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" เกิดขึ้นมากไม่สม่ำเสมอ (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)
ตัวเลขด้านล่างแสดงการกระจายไม่สม่ำเสมอของจุดร้อน cavitational ในห้องอาบน้ำอัลตราโซนิก ในรูป. 2, อาบน้ำที่มีพื้นที่ด้านล่างของ 20×10 ซม. ถูกนำมาใช้
โพรงอากาศที่ไม่สม่ำเสมอในห้องอาบน้ำอัลตราโซนิก (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

สำหรับการตรวจวัดที่แสดงในรูปที่. 3, ห้องอาบน้ำอัลตราโซนิกที่มีพื้นที่ด้านล่างของ 12x10cm ถูกนำมาใช้
รูปแสดงการกระจายไม่สม่ำเสมอของจุดร้อนอัลตราโซนิกในห้องอาบน้ำอัลตราโซนิก (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)
วัดทั้งสองแสดงให้เห็นว่าการกระจายของข้อมูลการฉายรังสีอัลตราโซนิกในถังล้ำไม่สม่ำเสมอมาก
การศึกษาการฉายรังสีอัลตราโซนิกในสถานที่ต่างๆในห้องอาบน้ำที่แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่อย่างมีนัยสำคัญในความรุนแรงเกิดโพรงอากาศในห้องอาบน้ำอัลตราโซนิก

รูปที่ 4. ด้านล่างเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการอาบน้ำอัลตราโซนิกและอุปกรณ์การสอบสวนล้ำสุดขั้วโดยลดสีของสีย้อม azo Methyl สีม่วงที่
มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นโดยการสอบสวนชนิด sonication (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)
Dhanalakshmi et al, พบในการศึกษาของพวกเขาที่ สอบสวนชนิดอัลตราโซนิก อุปกรณ์มี ภาษาท้องถิ่นสูง ความรุนแรงเมื่อเทียบกับรถถังประเภทและด้วยเหตุนี้ผลกระทบที่มีการแปลมากขึ้นเป็นที่ปรากฎในรูปที่ 4. ซึ่งหมายความว่าความเข้มสูงและมีประสิทธิภาพของกระบวนการ sonication
การตั้งค่าล้ำดังแสดงในภาพที่ 4 ช่วยให้การควบคุมเต็มรูปแบบผ่านพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด - ความกว้าง, ความดัน, อุณหภูมิ, ความหนืดความเข้มข้นของปริมาณเครื่องปฏิกรณ์

สอบสวนชนิด sonication มีประสิทธิภาพมากและมีประสิทธิภาพ cvs sonicator อาบน้ำ

Probe ชนิด sonication กับ Uf200 ःที

ติดต่อเรา / สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม

พูดคุยกับเราเกี่ยวกับความต้องการของคุณในการประมวลผล เราจะมาแนะนำการติดตั้งและการประมวลผลพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ






Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: อัลตราโซนิก sonotrode ส่งคลื่นเสียงเป็นของเหลว พ่นหมอกควันใต้พื้นผิว sonotrode ที่แสดงพื้นที่จุดร้อน cavitational

ข้อดี Probe-Sonication:

  • เข้มข้น
  • ที่มุ่งเน้น
  • ควบคุมได้อย่างเต็มที่
  • กระจาย
  • ทำซ้ำได้
  • เส้นตรงระดับขึ้น
  • ชุดและในบรรทัด

อุปกรณ์อัลตราโซนิก Probe ในบีกเกอร์เปิด

เมื่อกลุ่มตัวอย่างจะ sonicated ใช้อุปกรณ์สอบสวนล้ำเขต sonication รุนแรงอยู่ตรงใต้ sonotrode / สอบสวน ระยะห่างการฉายรังสีอัลตราโซนิกจะถูก จำกัด ให้บางพื้นที่ของปลาย sonotrode ของ (ดูภาพที่ 1)
กระบวนการอัลตราโซนิกในบีกเกอร์ที่เปิดส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทดสอบความเป็นไปได้และการเตรียมตัวของไดรฟ์ที่มีขนาดเล็ก

อุปกรณ์การสอบสวนอัลตราโซนิกในโหมดการไหลอย่างต่อเนื่อง

ผล sonication ความซับซ้อนมากที่สุดจะประสบความสำเร็จจากการประมวลผลอย่างต่อเนื่องในโหมดไหลผ่านปิด วัสดุทั้งหมดจะถูกประมวลผลโดยความเข้มของอัลตราซาวนด์เช่นเดียวกับเส้นทางการไหลที่และเวลาที่มีถิ่นที่อยู่ในห้องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกจะถูกควบคุม

การประมวลผลแบบอินไลน์อัลตราโซนิกกับเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหล (คลิกเพื่อดูภาพขยาย)

pic 4: ระบบอัลตราโซนิก 1kW UIP1000hd กับเซลล์ไหลและปั๊ม

ผลการกระบวนการของการประมวลผลของเหลวล้ำสำหรับการกำหนดค่าพารามิเตอร์ให้มีฟังก์ชั่นของการใช้พลังงานต่อปริมาณการประมวลผลที่ ฟังก์ชั่นการเปลี่ยนแปลงกับการเปลี่ยนแปลงในแต่ละพารามิเตอร์ นอกจากนี้การส่งออกพลังงานที่เกิดขึ้นจริงและความรุนแรงต่อพื้นที่ผิวของ sonotrode หน่วยล้ำขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์

พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของการประมวลผลอัลตราโซนิกรวมถึงความกว้าง (A), ความดัน (P) ปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ (VR) ที่อุณหภูมิ (T) และความหนืด (η)

ผลกระทบของการประมวลผล cavitational ล้ำขึ้นอยู่กับความเข้มของผิวซึ่งเป็นที่อธิบายไว้โดยความกว้าง (A), ความดัน (P) ปริมาณเครื่องปฏิกรณ์ (VR) ที่อุณหภูมิ (T) ความหนืด (η) และอื่น ๆ บวกและลบสัญญาณบ่งบอกถึงอิทธิพลเชิงบวกหรือเชิงลบของพารามิเตอร์ที่เฉพาะเจาะจงกับความรุนแรง sonication

โดยการควบคุมตัวแปรที่สำคัญที่สุดของกระบวนการ sonication กระบวนการคือการทำซ้ำอย่างเต็มที่และผลสำเร็จสามารถปรับขนาดเส้นตรงอย่างสมบูรณ์ รูปแบบต่างๆของ sonotrodes และเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลล้ำอนุญาตให้มีการปรับตัวเพื่อความต้องการของกระบวนการที่เฉพาะเจาะจง

สรุป

ขณะที่ อาบน้ำอัลตราโซนิก ให้ อ่อนแอ sonication มีประมาณ 20-40 W / L และมาก ไม่สม่ำเสมอ การจัดจำหน่าย อัลตราโซนิกการสอบสวนชนิด อุปกรณ์สามารถประมาณคู่ได้อย่างง่ายดาย 20.000 W / L เข้ากลางประมวลผล ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์สอบสวนชนิดล้ำ excels อาบน้ำล้ำโดยปัจจัย 1000 (1000x เข้าพลังงานที่สูงขึ้นต่อปริมาตร) เนื่องจากการ ที่มุ่งเน้น และ เหมือนกัน กำลังไฟเข้าอัลตราโซนิก การควบคุมเต็มรูปแบบผ่าน sonication พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดเพื่อให้แน่ใจ ทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์ ผลและ ขยายขีดความสามารถเชิงเส้น ผลการกระบวนการ

sonication ที่มีประสิทธิภาพด้วยการสอบสวนชนิด ultrasonicator

Pic.3: Sonication ในหลอดทดลองเปิดใช้ อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการล้ำ การกับ sonotrode / สอบสวน

วรรณคดี / อ้างอิง

 

  • Dhanalakshmi เอ็นพี .; Nagarajan, R. (2011): อัลตราโซนิกเพิ่มความเข้มงวดของการสลายตัวทางเคมีของ Methyl สีม่วง: การศึกษาทดลอง ใน: โลก Acsd วิทย์ วิศวกรรมเทคปี 2011, Vol.59, 537-542
  • Kiani, H .; จางซีเดลกาโด, A .; ดวงอาทิตย์ D.-W. (2011): ลตร้าซาวด์ช่วยนิวเคลียสของของเหลวและของแข็งบางรุ่นในช่วงอาหารแช่แข็ง ใน: อาหาร Res สนามบินนานาชาติ 2011 Vol.44 / 9, 2915-2921
  • Moholkar วี S .; ดำเอสพี .; บัณฑิต, A. B. (2000): การทำแผนที่ความเข้มของการเกิดโพรงอากาศในห้องอาบน้ำล้ำโดยใช้การปล่อยอะคูสติก ใน: AIChE เจ 2000 Vol.46 / 4, 684-694
  • Nascentes ซี C .; Korn, M .; Sousa ซี S .; Arruda เอ็มเอซี (2001): การใช้อัลตราโซนิก Baths สำหรับการประยุกต์ใช้การวิเคราะห์: วิธีการใหม่สำหรับเงื่อนไขการเพิ่มประสิทธิภาพ ใน: เจ Braz Chem Soc 2001 Vol.12 / 1, 57-63
  • ซานโตสเอชเอ็ม .; สโลเดโร, ซี Capelo-มาร์ติเน J.-L. (2009): พลังของลตร้าซาวด์ ใน: ลตร้าซาวด์ในวิชาเคมี: การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์ (เอ็ด. โดย J.-L. Capelo-ร์ติเนซ) Wiley-VCH: Weinheim 2009 1-16
  • Suslick, เคเอส (1998): Kirk-Othmer สารานุกรมของเทคโนโลยีทางเคมี; 4 เอ็ด เจไวลีย์ & Sons: นิวยอร์ก, ปี 1998 ฉบับ 26, 517-541

 

ติดต่อเรา / สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม

พูดคุยกับเราเกี่ยวกับความต้องการของคุณในการประมวลผล เราจะมาแนะนำการติดตั้งและการประมวลผลพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ








ข้อเท็จจริงที่รู้

อัลตราโซนิก homogenizers เนื้อเยื่อมักจะถูกเรียกว่าคลื่นเสียงสอบสวน lyser โซนิค disruptor อัลตราซาวนด์, เครื่องบดล้ำ Sono-เกอร์, sonifier, dismembrator โซนิค disrupter เซลล์กระจายอัลตราโซนิกหรือ Dissolver เงื่อนไขที่แตกต่างกันเป็นผลมาจากการใช้งานต่างๆที่สามารถปฏิบัติตาม sonication