Sıvılarda Ultrasonik Kavitasyon

Yüksek yoğunluklu ultrasonun ultrasonik dalgaları sıvılarda akustik kavitasyon oluşturur. Kavitasyon, 1000 km/saate kadar sıvı jetleri, 2000 atm'ye kadar basınçlar ve 5000 Kelvin'e kadar sıcaklıklar gibi yerel olarak aşırı etkilere neden olur. Bu ultrasonik olarak üretilen kuvvetler homojenizasyon, dispersiyon, emülsifikasyon, ekstraksiyon, hücre bozulması yanı sıra kimyasal reaksiyonların yoğunlaştırılması gibi sayısız sıvı işleme uygulamaları için kullanılır.

Ultrasonik kavitasyonun çalışma prensibi

yüksek yoğunluklarda sıvıları sonike zaman, sıvı ortam içine yayılması ses dalgaları frekansa bağlı oranları, yüksek basınç (sıkıştırma) ve alçak basınç (seyrelme) döngülerde sonuçlanır. Düşük basınç döngüsü sırasında, yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları sıvı içinde küçük bir vakum kabarcığı ya da boşluk oluşturur. kabarcıklar artık enerjiyi absorbe edildiği bir hacme ulaşmak zaman, onlar yüksek basınçlı döngüsü sırasında şiddetle daraltmak. Bu olgu kavitasyon denir. Patlamaya çok yüksek sıcaklıklar (yaklaşık. 5,000K) ve baskılara sırasında (yaklaşık. 2,000atm) lokal olarak ulaşılır. Kavitasyon kabarcığın bölünmesi ayrıca kadar 280m / s hız sıvı jetleri ile sonuçlanır.

Bilgi talebi





Ultrasonik problar yoğun karıştırma ve homojenizasyon sağlamak için akustik kavitasyon kuvvetlerini kullanır. Ultrasonik homogneizers yaygın verimli karıştırma, dağıtma, emülsifiye etme, ekstraksiyon, gaz giderme ve sonokimya için kullanılır.

UP400St gibi prob tipi ultrasonicators Akustik kavitasyonun çalışma prensibini kullanın.

Akustik veya ultrasonik kavitasyon: kabarcık büyümesi ve patlama

Akustik kavitasyon (güç ultrasonu tarafından üretilir), sonomekanik ve sonokimyasal etkiler olarak adlandırılan lokal olarak aşırı koşullar yaratır. Bu etkiler nedeniyle, sonication daha yüksek verim, daha hızlı reaksiyon hızı, yeni yollar ve gelişmiş genel verimlilik yol açan kimyasal reaksiyonları teşvik eder.

 
 
 

Bu video Hielscher ultrasonicator UP400S (400W) suda akustik kavitasyon üreten gösterir.

UP400S kullanarak Suda Ultrasonik Kavitasyon

Video Küçük Resmi

 

Akustik Kavitasyon Kullanarak Ultrasonicators Anahtar Uygulamaları

Ultrasonik problar olarak da bilinen prob tipi ultrasonicators, verimli bir şekilde sıvılarda yoğun akustik kavitasyon üretir. Bu nedenle, farklı endüstrilerdeki çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Prob tipi ultrasonicators tarafından üretilen akustik kavitasyonun en önemli uygulamalarından bazıları şunlardır:
 

Hielscher Cascatrode güçlü ultrasonik kavitasyon

Hielscher Ultrasonik Cascatrode Güçlü Ultrasonik Kavitasyon

  1. Homojenizasyon: Ultrasonik problar, enerji yoğun titreşim ve kesme kuvvetleri alanı olarak karakterize edilen yoğun kavitasyon üretebilir. Bu kuvvetler mükemmel karıştırma, karıştırma ve partikül boyutu azaltma sağlar. Ultrasonik homojenizasyon düzgün karışık süspansiyonlar üretir. Bu nedenle, sonikasyon dar dağılım eğrileri ile homojen kolloidal süspansiyon üretmek için kullanılır.
  2. Nanopartikül Dağılımı: Ultrasonicators dispersiyon, deagglomeration ve nanopartiküllerin ıslak-frezeleme için kullanılır. Düşük frekanslı ultrason dalgaları, aglomeraları parçalayan ve parçacık boyutunu azaltan etkili kavitasyon üretebilir. Özellikle sıvı jetlerinin yüksek kayması, sıvı içindeki parçacıkları hızlandırır, bu da birbirleriyle çarpışır (partiküller arası çarpışma), böylece parçacıklar sonuç olarak kırılır ve aşınır. Bu, çökelmeyi önleyen parçacıkların düzgün ve kararlı dağılımı ile sonuçlanır. Bu, nanoteknoloji, malzeme bilimi ve farmasötikler de dahil olmak üzere çeşitli alanlarda çok önemlidir.
  3. Emülsifikasyon ve Karıştırma: Prob tipi ultrasonicators emülsiyonlar oluşturmak ve sıvıları karıştırmak için kullanılır. Ultrasonik enerji, kavitasyona, yoğun yerel kesme kuvvetleri üreten mikroskobik kabarcıkların oluşumuna ve çöküşüne neden olur. Bu işlem, karışmayan sıvıların emülsifiye edilmesine yardımcı olur, kararlı ve ince dağılmış emülsiyonlar üretir.
  4. Çıkarma: Kavitasyonel kesme kuvvetleri nedeniyle, ultrasonicators hücresel yapıları bozmak ve katı ve sıvı arasında kütle transferini geliştirmek için oldukça verimlidir. Bu nedenle, ultrasonik ekstraksiyon, yüksek kaliteli botanik özlerin üretimi için biyoaktif bileşikler gibi hücre içi materyalleri serbest bırakmak için yaygın olarak kullanılmaktadır.
  5. Gazdan arındırma ve gaz giderimi: Prob tipi ultrasonicators gaz kabarcıkları veya çözünmüş gazları sıvılardan çıkarmak için kullanılır. Ultrasonik kavitasyon uygulaması, gaz kabarcıklarının birleşmesini teşvik eder, böylece sıvının tepesine büyür ve yüzerler. Ultrasonik kavitasyon, gazdan arındırmayı hızlı ve verimli bir prosedür haline getirir. Bu, gazların varlığının ürün kalitesini ve stabilitesini olumsuz yönde etkileyebileceği boyalar, hidrolik sıvılar veya yiyecek ve içecek işleme gibi çeşitli endüstrilerde değerlidir.
  6. Sonokataliz: Ultrasonik problar, kimyasal reaksiyonları geliştirmek için akustik kavitasyonu katalizörlerle birleştiren bir işlem olan sonokataliz için kullanılabilir. Ultrasonik dalgalar tarafından üretilen kavitasyon, kütle transferini iyileştirir, reaksiyon hızlarını arttırır ve serbest radikallerin üretimini teşvik ederek daha verimli ve seçici kimyasal dönüşümlere yol açar.
  7. Numune Hazırlama: Prob tipi ultrasonicators yaygın olarak örnek hazırlama için laboratuvarlarda kullanılır. Hücreler, dokular ve virüsler gibi biyolojik örnekleri homojenize etmek, ayrıştırmak ve ayıklamak için kullanılırlar. Prob tarafından üretilen ultrasonik enerji, hücre zarlarını bozar, hücresel içeriği serbest bırakır ve daha fazla analizi kolaylaştırır.
  8. Parçalanma ve Hücre Bozulması: Prob tipi ultrasonicators, hücre içi bileşenlerin çıkarılması, mikrobiyal inaktivasyon veya analiz için numune hazırlama gibi çeşitli amaçlar için hücreleri ve dokuları parçalamak ve bozmak için kullanılır. Yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgalar ve böylece üretilen kavitasyon, mekanik strese ve kesme kuvvetlerine neden olur ve hücre yapılarının parçalanmasına neden olur. Biyolojik araştırma ve tıbbi teşhiste, prob tipi ultrasonicators hücre lizisi, hücre içi bileşenlerini serbest bırakmak için açık hücreleri kırma işlemi için kullanılır. Ultrasonik enerji, proteinlerin, DNA'nın, RNA'nın ve diğer hücresel bileşenlerin çıkarılmasını sağlayan hücre duvarlarını, zarları ve organelleri bozar.

 
Bunlar, prob tipi ultrasonicators'un anahtar uygulamalarından bazılarıdır, ancak teknoloji, sonokimya, parçacık boyutu azaltma (ıslak frezeleme), aşağıdan yukarıya parçacık sentezi ve ilaç, gıda işleme, biyoteknoloji ve çevre bilimleri gibi çeşitli endüstrilerde kimyasal maddelerin ve malzemelerin sono-sentezi dahil olmak üzere daha geniş bir yelpazede diğer kullanımlara sahiptir.

 

Suda ultrasonik grafen eksfoliasyonu

Sudaki bir grafit pulunun sono-mekanik pul pul dökülmesini gösteren yüksek hızlı bir çerçeve dizisi (a'dan f'ye) UP200S kullanarak, 3-mm sonotrode ile bir 200W ultrasonicator. Oklar, bölünmeye nüfuz eden kavitasyon kabarcıkları ile parçacıkların bölünme yerini gösterir.
© Tyurnina vd. 2020

Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT burada gösterildiği gibi akustik kavitasyon başlatmak ve kimyasal reaksiyonları teşvik etmek için kullanılır. Hielscher UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator sonokimyasal reaksiyonlar için ultrasonicator ultrasonik kavitasyon.

Bir cam reaktörde ultrasonicator UIP1000hdT (1000 watt, 20kHz) kaskatrod probu ultrasonik kavitasyon.

Sıvıda akustik kavitasyon videosu

Aşağıdaki video, su dolu bir cam sütunda ultrasonicator UIP1000hdT'nin kaskatrodunda akustik kavitasyonu göstermektedir. Cam sütun, kavitasyon kabarcıklarının görselleştirilmesini iyileştirmek için alttan kırmızı ışıkla aydınlatılır.

Bu video suda ultrasonik / akustik kavitasyon gösterir - Hielscher UIP1000 tarafından üretilen. Ultrasonik kavitasyon homojenizasyon, dispersiyon, emülsifikasyon, ekstraksiyon, gaz giderme ve sonokimyasal reaksiyonlar gibi birçok sıvı uygulamalar için kullanılır.

UIP1000 kullanarak Sıvılarda Ultrasonik Kavitasyon

Video Küçük Resmi

 

Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!

Daha fazla bilgi isteyin

Akustik kavitasyon, uygulamalar ve fiyatlar üretimi için ultrasonik işlemciler hakkında ek bilgi talep etmek için lütfen aşağıdaki formu kullanın. Sürecinizi sizinle tartışmaktan ve gereksinimlerinizi karşılayan bir ultrasonik kavitasyon sistemi sunmaktan mutluluk duyacağız!









Lütfen dikkat Gizlilik Politikası.


Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:

Numune Hacmi Akış Oranı Önerilen Cihaz
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min Uıp4000hdt
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. daha büyük grubu UIP16000
Ultrasonik yüksek kesme homojenizatörleri laboratuvar, tezgah üstü, pilot ve endüstriyel işlemede kullanılır.

Hielscher Ultrasonik uygulamaları karıştırma, dağılım, emülsifikasyon ve laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte çıkarma için yüksek performanslı ultrasonik homojenler üretmektedir.



Edebiyat / Referanslar


Yüksek performanslı ultrasonik! Hielscher ürün yelpazesi, tezgah üstü üniteler üzerindeki kompakt laboratuvar ultrasonicator'dan tam endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar tüm spektrumu kapsar.

Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir laboratuvar için endüstriyel boyut.


Sürecinizi konuşmanızdan memnuniyet duyarız.

İletişime geçelim.