Hielscher faka'ata tekinolosia

Vakili-fa'ahinga Sonication v. Patisepa Ultrasonic: ha fakafehoanaki 'o e lavame'a

'E lava ke ke fakahoko 'a e ngaahi founga ngaue 'a e sonication ia 'e hono faka'aonga'i 'o ha homogenizer ultrasonic vakili-fa'ahinga pe ha kaukau ultrasonic. Neongo, 'oku faka'aonga'i 'e he ngaahi founga 'oku fakatou ha ki he sipinga, 'oku 'i ai 'a e mahu'inga 'o e ngaahi faikehekehe 'i he tu'unga lelei, lavame'a mo e founga 'oku malava.

E fie ma'u 'o e ngaahi ola mei he ultrasonication 'o e me'a huhu'a – kau ai 'a e Homogenization, Dispersing, Deagglomeration, Milling, emulsification, To'o e 'uli, lysis, Movete mo e ngaahi ola 'o e sonochemical – 'Oku fakatupu 'e he cavitation. 'Aki hono fakafe'iloaki ha malohi ma'olunga ki ha fakafehokotaki'anga huhu'a, e ngaahi peau ongo 'oku fakahu 'i he lolo pea mo fa'u 'a e kakau high-pressure (lahi) mo e siakale 'o e low-pressure (rarefaction), mo e totongi 'o fakatatau mo e tu'o lahi. Lolotonga 'a e siakale 'o e low-pressure, ngaahi peau ultrasonic ma'olunga-malohi fa'u bubbles vekiume si'isi'i pe e masiva 'i he vai. 'I he taimi 'oku ma'u ha tohi 'i he 'a ia 'oku nau lava 'o 'ikai ke toe mahino kiate kitautolu 'etau ivi 'a e leta kakau, nau movete fita'a lolotonga ha siakale 'o e high-pressure. 'Oku ui 'a e ngaahi fotunga ko 'eni ko cavitation. Lolotonga 'a e implosion ma'olunga 'aupito 'a e 'ea (5 approx., 000K) pea 'oku ala fakalotofonua pe 'a e ngaahi ha'aha'a (approx. 2, 000atm). Na'e ola foki 'a e implosion 'o e cavitation ko e bubble 'i ha vakapuna seti huhu'a 'o a'u mai ki he matangi malohi 'o e mita 'e 280/s. [Suslick 1998]

'E lava ke differentiated 'a e leta kakau 'o e cavitation 'i he fale tauhi'anga me'a muna mo molengofua 'a e leta kakau. (Lomi'i ke fakalahi!)

'Oku ma'u 'e he Moholkar et 'Alama (2000) ko e leta kakau 'i he feitu'u 'o e tu'unga ma'olunga taha 'o e cavitation fai ha fokotu'u ni'ihi tukuhausia, lolotonga e leta kakau 'i he feitu'u ma'ulalo taha cavitation malohi fai ha fokotu'u pau / oscillatory. Ko e aka ia 'o e ngaahi nunu'a na'e siofi 'o ha 'i he kemikale 'o e ngaahi founga e ni'ihi tukuhausia holofa 'a e leta kakau 'oku 'omi 'e he toe tu'u ke maxima fakalotofonua 'i he mafana 'o e 'ea mo e teke malohi.
'A e lahi 'o e ultrasonication ko ha ngaue 'a e ivi 'oku fakahu pea mo e feitu'u ki he fukahi sonotrode. Ki ha foaki ivi fakamatala 'oku 'aonga: e 'elia lahi ange e a'u hake ki 'olunga 'o e sonotrode, ko e ma'ulalo ange 'a e malohi 'o ha.
'E lava ke fakatupu ai ha peau 'e he fa'ahinga kehekehe 'o e ngaahi System ultrasonic. 'I he ngaahi me'a ko 'eni, ko e ngaahi faikehekehe 'i he vaha'a 'o e sonication hono faka'aonga'i 'o ha kaukau ultrasonic, me'angaue vakili ultrasonic 'i ha ipu fakaava mo e me'angaue ultrasonic vakili mo e loki mohe 'o e to'oto'o 'oku tafe mai te ke fakafehoanaki.

Fakafehoanaki 'a e tufaki'anga naunau ha feitu'u vela cavitational

Patisepa ultrasonic

'Oku hoko e cavitation 'i ha kaukau ultrasonic, 'ikai conformable mo 'ikai tufa 'o fakafou 'i he tangike. Ko e ola 'o e sonication 'o e malohi ma'ulalo mo e unevenly Na'e mafola. 'Oku fu'u masiva 'aupito 'a e toumoliliu mo e scalability 'o e founga ngaue.
'Oku fakahaa'i 'e he fakatata 'i lalo 'a e ngaahi ola 'o ha foila sivi'i 'i ha tangike ultrasonic. Ko ia, ha 'alaminiume manifi pe nge'esi foila 'oku tuku 'i he konga ki lalo 'o ha tangike ultrasonic 'o fakafonu 'a e vai. Hili e sonication, 'oku 'asi 'a e ngaahi faka'ilonga 'o e kau tautaha 'i he holoa. Ko kinautolu tautaha lavea e halanga toto 'i he ngaahi feitu'u mo ha ngaahi ava 'i he foila fakahaa'i e cavitational 'i he ngaahi feitu'u vela. 'Osi ki he ivi ma'ulalo pea 'oku 'i ai e toka kovi tufaki'anga naunau 'a e ha 'i loto 'i he tangike, e ngaahi faka'ilonga 'o e holoa e tefito'i mo'oni hoko pe spot-wise. Ko ia, 'oku meimei faka'aonga'i 'a e ngaahi ultrasonic ki hono fakama'a 'o e ngaahi polokalama.

In an ultrasonic bath or tank, the ultrasonic "hot spots" hoko 'a e fu'u unevenly. (Lomi'i ke fakalahi!)
Na'e fakahaa'i 'e he fakatata 'i lalo e spina tufaki'anga naunau 'o e cavitational 'i he ngaahi feitu'u vela 'i ha kaukau ultrasonic. 'I he fakatata 2, ha kaukau mo ha feitu'u 'o e konga ki lalo 'o e 20×senitimita 'e 10 kuo ngaue'aki.
Cavitation spina 'i ha kaukau ultrasonic (lomi'i ke fakalahi!)

Koe'uhi ko e fua 'o e fakaha 'i he fakatata 3, ha kaukau ultrasonic 'i ha vaha'a 'o e konga ki lalo 'o e 12x10cm kuo ngaue'aki.
'Oku 'asi 'i he konga e spina tufaki'anga naunau spatial e ngaahi feitu'u vela ultrasonic 'i ha kaukau ultrasonic. (Lomi'i ke fakalahi!)
'Oku fakaha 'e he fua 'o e fakatou'osi 'oku toka kovi 'aupito 'a e tufaki'anga naunau 'o e mala'e ultrasonic irradiation 'i he tangike tau ultrasonic.
Na'e fakahaa'i 'e hono ako 'o e irradiation ultrasonic 'i he ngaahi feitu'u kehekehe 'i he kaukau 'a e kehekehe spatial mahu'inga 'i he malohi 'o e cavitation 'i he kaukau ultrasonic.

Na'e fakafehoanaki 'e 4 'o e fakatata 'i lalo 'a e lavame'a 'o ha kaukau ultrasonic mo ha me'angaue vakili ultrasonic ta mai 'e he decolorization 'o e azo fakalanu Methyl Valeti.
Ko e lavame'a ma'olunga ange 'e vakili-fa'ahinga sonication (lomi'i ke fakalahi!)
'Oku ma'u 'a e Dhanalakshmi et 'Alama 'i he'enau ako ia vakili-fa'ahinga ultrasonic ma'u 'a e ngaahi device ha ma'olunga fakafeitu'u malohi hono fakafehoanaki atu ki he fa'ahinga 'o e tangike pea ko ia ai, lahi ange fakafeitu'u ola hange ko ia 'oku ha he fakatataa 'i he fakatata 4. 'Oku 'uhinga 'eni ha malohi ma'olunga ange pea mo e lavame'a 'o e founga ngaue 'o e sonication.
Ha ultrasonic hange ko 'ene ha 'i he fakatata 4, 'e lava ha mapule'i kakato 'a e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha – amplitude, teke, mafana 'o e 'ea, viscosity, 'enau tokanga, Voliume pA 'atomi.

Fekumi-sonication 'oku matu'aki 'aonga mo lelei e lele 'a ha sonicator

Sonication 'a e fa'ahinga vakili mo UP200Ht

Fetu'utaki mai / kole ke ma'u ha fakamatala lahi ange

Talanoa mai kiate kimautolu fekau'aki mo ho'o ngaahi fie ma'u 'o e ngaue'anga. Te mau fokotu'u 'a e ngaahi fakangatangata fe'unga taha hono fokotu'u mo e ngaue ki ho'o ngaue.





Kataki 'o fakatokanga'i ange 'etau Tu'utu'uni totonu fakatautaha.


Ultrasonic processing: Cavitational "hot spot"

Pic 1: Ultrasonic sonotrode hono 'ave 'a e ngaahi peau ongo ki he vai. 'Oku fakahaa'i 'e he 'elia ha feitu'u vela cavitational he fogging 'i lalo he fukahi 'a e sonotrode.

Ngaahi lelei vakili-Sonication:

  • lahi
  • tokanga taha
  • controllable kakato
  • Neongo 'a e tufaki'anga naunau
  • ngaahi
  • ngaahi me'afua hake
  • kulupu (batch) pea 'i he laine ki he

Me'angaue ki ultrasonic fekumi 'i ha beaker fakaava

'I he taimi 'oku ke sonicated 'e he sipinga 'o ngaue 'aki ha me'angaue vakili ultrasonic, e fakasouni sonication lahi 'oku hangatonu hifo ki lalo 'i he sonotrode / fekumi. 'Oku fakangatangata pe ki ha ngaahi feitu'u pau 'o e tokoni 'a e sonotrode 'a e ultrasonic irradiation mama'o. (vakai, pic.1)
'Oku meimei faka'aonga'i 'a e ngaahi founga ultrasonic 'i he fakaava 'o e beakers ki he sivi'i 'o e feasibility pea mo teuteu 'a e sipinga 'o e ngaahi tohi iiki ange.

Me'angaue vakili ultrasonic 'i he hokohoko tafe mode

'Oku ma'u 'a e e ola 'o e sonication ngaahi taha 'aki ha ngaue'anga hokohoko ia 'i ha tapuni 'i he 'e he tafe mai e mode. 'Oku 'oatu 'a e ngaahi naunau kotoa pe 'aki e malohi tatau pe 'o e ha ko e hala 'oku tafe mai pea 'oku mapule'i 'a e taimi 'a e 'api nofo'anga 'i he loki ha pa 'atomi ultrasonic.

He ultrasonic ngaue mo tafe to'oto'o pA 'atomi (lomi'i ke fakalahi!)

Pic. 4: ko e polokalama ultrasonic 1kW UIP1000hd 'i he tafe to'oto'o mo e pamu

Ko e ola 'o e founga to'i ultrasonic ngaue ki he ma'a ha-configuration fakangatangata foaki ko e ngaue ia 'a e ivi ki he tohi ngaue 'oku fai ki. E ngaahi liliu 'o e ngaue mo e ngaahi liliu si'i 'i he ngaahi fakangatangata fakafo'ituitui. 'Ikai ngata ai, ko e malohi totonu output mo e malohi ki he fukahi Faka'elia 'o e sonotrode 'o ha 'iuniti ultrasonic makatu'unga 'i he ngaahi fakangatangata.

'Oku kau 'i he e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha 'o e ngaue ki he ultrasonic amplitude (A), teke malohi (p), e voliume pA 'atomi (VR), e mafana 'o e 'ea (T), mo e viscosity (η).

'Oku makatu'unga 'a e ola cavitational 'o e ngaue'anga ultrasonic 'i 'a hono malohi 'olunga 'a ia ko e decribed 'e amplitude (A), teke malohi (p), e voliume pA 'atomi (VR), e mafana 'o e 'ea (T), viscosity (η) mo e ni'ihi kehe. E tanaki mo e fakahaa'i 'e he ngaahi faka'ilonga 'o e minus ha takiekina lelei pe kovi 'a e ngaahi fakangatangata pau 'i he malohi 'o e sonication.

'I hono mapule'i e fakangatangata mahu'inga taha 'o e founga ngaue 'o e sonication e founga repeatable kakato mo e ngaahi ola 'o e a'usia 'e lava ke ke na'e holofa hangatonu pea mahino kakato. 'Oku tuku 'a e fa'ahinga kehekehe 'o e sonotrodes mo e tafe ultrasonic to'oto'o reactors ki he adaption ki he ngaahi fie ma'u 'o e ngaahi founga pau.

Fakamatala fakanounou

Lolotonga ha Patisepa ultrasonic 'Oku 'omi 'e ha vaivai sonication mo e approx. 20-40 W/L. pea 'oku 'i ai ha fu'u 'ikai ke teunga tufaki'anga naunau, ultrasonic vakili-fa'ahinga ngaahi me'angaue 'e lava ke faingofua pe ha ongo me'a mali approx. 20.000 W/L ki he founga 'o e ngaue 'oku fai ki. 'Oku 'uhinga 'eni ko ha me'angaue ultrasonic vakili-fa'ahinga ma'olunga taha ha kaukau ultrasonic 'e ko e 'uhinga lahi 'o e 1000 (1000 x ma'olunga ange ivi fakahu ko ia ki he Voliume) ke totongi ki he ha tokanga taha mo e teunga fakahu e malohi ultrasonic. 'E fakapapau'i 'e he mapule'i kakato 'a e ngaahi fakangatangata mahu'inga taha 'o e sonication ngaahi kakato ngaahi ola mo e ngaahi scalability 'o e ngaahi ola 'o e founga ngaue.

Sonication malohi mo ha ultrasonicator vakili-fa'ahinga.

Pic.3: Sonication 'i ha fo'i leta fakaava 'o e sivi 'o faka'aonga'i ha loki fakasaienisi ultrasonic me'angaue 'i he sonotrode / fekumi

Ngaahi fakamo'oni fakafolofola/ngaahi tohi

 

  • Dhanalakshmi, P. N.; Nagarajan, R. (2011): Intensification Ultrasonic 'o e ma'ulalo kemikale 'o Methyl Valeti: ha ako experimental. 'I: Ngaahi maama Acsd. Sci. Enginee fakatekinikale 2011, Vol.59, 537-542.
  • Kiani, H.; Zhang, Z. Delgado, A.; La'aa, d-W. (2011): tokoni ki ai ha nucleation 'o ha sipinga huhu'a mo fefeka ko e me'akai lolotonga e mokosia. 'I: Me'akai Res. Intl. 2011, Vol.44/ No.9, 2915-2921.
  • Moholkar, V. S.; Sable, P. S.; Pandit, A. B. (2000): Tofa e malohi 'o e cavitation 'i ha kaukau ultrasonic hono faka'aonga'i 'o e emission fai ai e fuofua. 'I: AIChE J. 2000, Vol.46/ No.4, 684-694.
  • Nascentes, C. C.; Korn, M.; Sousa, ko C. S.; Arruda, M. A. Z. (2001): Faka'aonga'i 'o e 'o e ngaahi Ultrasonic ki he Analytical Applications: ha founga fo'ou ki he ngaahi tu'unga 'o e Optimisation. 'I: J. Braz. Chem. Soc. 2001, Vol.12/ No.1, 57-63.
  • Santos, H. M.; Lodeiro, C., Capelo-Martinez, J.-L. (2009): Ko e malohi 'o ha. 'I: Ko e ha 'i he lesoni kemi: Analytical Application. (ed. 'e J.-L. Capelo-Martinez). Wiley-VCH: Weinheim, 2009 1-16.
  • Suslick, S. K. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia 'o e kemikale 'o e tekinolosia; 4th ed. J. Wiley & Foha: 'i Niu 'Ioke, 1998, vol. 26, 517-541.

 

Fetu'utaki mai / kole ke ma'u ha fakamatala lahi ange

Talanoa mai kiate kimautolu fekau'aki mo ho'o ngaahi fie ma'u 'o e ngaue'anga. Te mau fokotu'u 'a e ngaahi fakangatangata fe'unga taha hono fokotu'u mo e ngaue ki ho'o ngaue.





Kataki 'o fakatokanga'i ange 'etau Tu'utu'uni totonu fakatautaha.




Ngaahi mo'oni'i me'a 'oku mahu'inga ke 'ilo'i

'Oku fa'a ui 'a e kupu ultrasonic homogenizers ko ha vakili sonicator, sonic lyser, ha disruptor, ultrasonic grinder, sono-ruptor, sonifier, sonic dismembrator, disrupter to'oto'o, ultrasonic disperser pe dissolver. Ko e ola 'o e ngaahi fo'i lea kehekehe mei he ngaahi polokalama kehekehe 'e lava ke fakahoko 'e he sonication