Ultratovush yordamida dispersiyalash va deagglomeratsiya
Qattiq moddalarni suyuqliklarda dispersiyalash va deagglomeratsiya qilish yuqori quvvatli ultratovush va zondli ultratovush qurilmalarining muhim qoʻllanish sohasidir. Ultratovushli kavitatsiya zarrachalar aglomeratlarini alohida disperslangan zarrachalarga ajratadigan nihoyatda kuchli siljishni hosil qiladi. Mahalliy jamlangan yuqori siljish kuchlari tufayli ultratovush bilan ishlov berish tajribalar, tadqiqot va ishlanmalar hamda, albatta, sanoat ishlab chiqarishi uchun mikron va nano oʻlchamli dispersiyalarni tayyorlashga juda mos keladi.
Kukunlarni suyuqliklarga aralashtirish boʻyoq, siyoh, kosmetika, ichimliklar, gidrogellar yoki jilolash vositalari kabi turli mahsulotlarning tarkibini tayyorlashdagi odatiy bosqichdir. Alohida zarrachalar turli fizik va kimyoviy tabiatga ega tortishish kuchlari, jumladan, van der Waals kuchlari va suyuqlikning sirt tarangligi taʼsirida birga ushlab turiladi. Bu taʼsir polimerlar yoki qatronlar kabi qovushqoqligi yuqoriroq suyuqliklarda kuchliroq boʻladi. Zarrachalarni deagglomeratsiya qilish va suyuq muhitlarda dispersiyalash uchun tortishish kuchlarini yengish kerak. Ultratovushli gomogenizatorlar nima uchun laboratoriya va sanoatda submikron va nano oʻlchamli zarrachalarni dispersiyalash uchun ustun uskuna ekanini quyida oʻqing.
UP400St ultratovush qurilmasi nanozarrachalar dispersiyalarini partiyalarda tayyorlash uchun.
Qattiq moddalarni suyuqliklarda ultratovush yordamida dispersiyalash
Ultratovushli gomogenizatorlarning ishlash tamoyili akustik kavitatsiya hodisasiga asoslanadi. Akustik kavitatsiya kuchli fizik kuchlarni, jumladan, juda kuchli siljish kuchlarini hosil qilishi maʼlum. Mexanik zoʻriqish taʼsiri zarrachalar aglomeratlarini parchalab ajratadi. Shuningdek, suyuqlik bosim ostida zarrachalar orasiga kiradi.
Kukunlarni suyuqliklarda dispersiyalash uchun yuqori bosimli gomogenizatorlar, aralashtirgichli munchoqli tegirmonlar, toʻqnashuvchi oqimli tegirmonlar va rotor-stator aralashtirgichlari kabi turli texnologiyalar bozorda mavjud. Biroq ultratovushli dispersiyalash qurilmalari sezilarli afzalliklarga ega. Ultratovush yordamida dispersiyalash qanday ishlashi va uning afzalliklari nimalardan iborat ekanini quyida oʻqing.
Ultratovushli kavitatsiya va dispersiyalashning ishlash tamoyili
Ultratovush bilan ishlov berish vaqtida yuqori chastotali tovush toʻlqinlari suyuq muhitda navbatma-navbat siqilish va siyraklashish sohalarini hosil qiladi. Tovush toʻlqinlari muhitdan oʻtayotganda tez kengayib, soʻng keskin qulaydigan pufakchalarni hosil qiladi. Bu jarayon akustik kavitatsiya deb ataladi. Pufakchalarning qulashi kattaroq zarrachalar va aglomeratlarni kichikroq zarrachalarga parchalashi mumkin boʻlgan yuqori bosimli zarba toʻlqinlari, mikrooqimlar va siljish kuchlarini hosil qiladi. Ultratovush yordamida dispersiyalash jarayonlarida dispersiyadagi zarrachalarning oʻzi maydalash muhiti vazifasini bajaradi. Ultratovushli kavitatsiyaning siljish kuchlari taʼsirida tezlashgan zarrachalar bir-biri bilan toʻqnashadi va mayda boʻlaklarga parchalanadi. Ultratovush bilan ishlov beriladigan dispersiyaga munchoqlar yoki sharchalar qoʻshilmagani sababli, maydalash muhitini ajratish va tozalash uchun talab qilinadigan koʻp vaqt va mehnat hamda ifloslanish butunlay bartaraf etiladi.
Shu sababli ultratovush bilan ishlov berish zarrachalarni, hatto boshqa usullar bilan parchalash qiyin boʻlganlarini ham, dispersiyalash va deagglomeratsiya qilishda juda samaralidir. Bu zarrachalarning yanada bir tekis taqsimlanishiga olib kelib, mahsulot sifati va samaradorligini yaxshilaydi.
Bundan tashqari, ultratovush bilan ishlov berish orqali nanosferalar, nanokristallar, nanoplastinalar, nanotolalar, nanosimlar, yadro-qobiq tuzilishli zarrachalar va boshqa murakkab tuzilmalar kabi nanomateriallarga oson ishlov berish, ularni dispersiyalash va sintez qilish mumkin.
Shuningdek, ultratovush bilan ishlov berish nisbatan qisqa vaqt ichida bajarilishi mumkin, bu esa boshqa dispersiyalash usullariga nisbatan katta afzallikdir.
Ultratovushli dispersiyalash qurilmalarining muqobil aralashtirish texnologiyalariga nisbatan afzalliklari
Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari yuqori bosimli gomogenizatorlar, munchoqli maydalash yoki rotor-stator yordamida aralashtirish kabi muqobil aralashtirish texnologiyalariga nisbatan bir qator afzalliklarga ega. Eng asosiy afzalliklardan ayrimlari quyidagilardir:
- Zarrachalar oʻlchamini yanada samarali kichraytirish: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari zarrachalar oʻlchamini nanometr diapazonigacha samarali kichraytira oladi, bu esa koʻplab boshqa aralashtirish texnologiyalari bilan mumkin emas. Shu sababli ular zarrachalarning mayda oʻlchami hal qiluvchi ahamiyatga ega boʻlgan qoʻllanishlar uchun juda mos keladi.
- Tezroq aralashtirish: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari materiallarni koʻplab boshqa texnologiyalarga qaraganda tezroq aralashtirishi va dispersiyalashi mumkin, bu esa vaqtni tejaydi va unumdorlikni oshiradi.
- Ifloslanish yoʻq: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari ishqalanib yeyilish orqali dispersiyani ifloslantiradigan munchoqlar yoki sharchalar kabi maydalash muhitidan foydalanishni talab qilmaydi.
- Yaxshiroq mahsulot sifati: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari yanada bir tekis aralashmalar va suspenziyalar hosil qilishi mumkin, natijada mahsulot sifati va xususiyatlarining barqarorligi yaxshilanadi. Ayniqsa, oqib oʻtish rejimida dispersiya suspenziyasi ultratovushli kavitatsiya zonasidan yuqori darajada nazorat qilinadigan tarzda oʻtadi, bu esa juda bir tekis ishlov berishni taʼminlaydi.
- Kamroq energiya sarfi: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari odatda boshqa texnologiyalarga qaraganda kamroq energiya talab qiladi, bu esa foydalanish xarajatlarini kamaytiradi.
- Koʻp qirralilik: Ultratovushli dispersiyalash qurilmalari gomogenizatsiya, emulsiyalash, dispersiyalash va deagglomeratsiya kabi keng koʻlamli qoʻllanishlarda ishlatilishi mumkin. Ular abraziv materiallar, tolalar, korroziv suyuqliklar va hatto gazlar kabi turli materiallarga ham ishlov bera oladi.
Jarayonning ushbu afzalliklari, shuningdek, ishonchlilik va oddiy boshqarish tufayli ultratovushli dispersiyalash qurilmalari muqobil aralashtirish texnologiyalaridan ustun keladi va koʻplab sanoat qoʻllanishlari uchun ommabop tanlov hisoblanadi.
UIP1000hdT (1000 vatt) ultratovush qurilmasi laklarda nanotoʻldirgichlarni dispersiyalaydi
Pirogen kremniy dioksidini suvda ultratovush yordamida dispersiyalash: ultratovush bilan ishlov berishdan oldin aglomeratsiyalangan kremniy dioksidi zarrachalarining oʻlchami 200 mikrondan katta (D50). Pirogen kremniy dioksidi ultratovush yordamida dispersiyalangandan keyin zarrachalarning aksariyati 200 nanometrdan kichik oʻlchamgacha kichraytirildi.
Har qanday miqyosda ultratovush yordamida dispersiyalash va deagglomeratsiya
Hielscher partiyali yoki oqim liniyasida ishlov berishda har qanday hajmni dispersiyalash va deagglomeratsiya qilish uchun ultratovush qurilmalarini taklif qiladi. Laboratoriya ultratovush qurilmalari 1,5mL dan taxminan 2L gacha boʻlgan hajmlar uchun ishlatiladi. Sanoat ultratovush qurilmalari jarayonlarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishda 0,5 dan taxminan 2000L gacha boʻlgan partiyalar yoki soatiga 0,1L dan 20m³ gacha boʻlgan hajmiy oqim tezliklari uchun ishlatiladi.
Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi va shu orqali zarrachalarni nano oʻlchamgacha ishonchli dispersiyalaydi va maydalaydi. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni oson taʼminlash mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun maxsus tayyorlangan ultratovushli sonotrodlar mavjud.
Sanoatda oqim liniyasida dispersiyalash uchun MultiSonoReactor sanoat yuqori quvvatli ultratovush tizimi: Yuqori unumdorlikdagi ultratovush qurilmalari nanodispersiyalar ishlab chiqarish uchun ishonchli va yuqori samarali oqim liniyasidagi aralashtirish tizimlaridir.
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | n.a. | VialTweeter | 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 | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | quyidagi qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
UIP1000hdT (1000 vatt) ultratovush qurilmasi laklarda nanotoʻldirgichlarni dispersiyalaydi
Ultratovush yordamida dispersiyalashning afzalliklari: miqyosni oson kattalashtirish
Boshqa dispersiyalash texnologiyalaridan farqli ravishda, ultratovush bilan ishlov berishni laboratoriya miqyosidan ishlab chiqarish miqyosigacha oson kattalashtirish mumkin. Laboratoriya sinovlari uskunaning kerakli oʻlchamini aniq tanlash imkonini beradi. Yakuniy miqyosda qoʻllanganda jarayon natijalari laboratoriya natijalari bilan bir xil boʻladi.
Ultratovush qurilmalari: mustahkam va tozalash oson
Ultratovush quvvati suyuqlikka sonotrod orqali uzatiladi. Bu odatda yaxlit aviatsiya sifatidagi titandan mexanik ishlov berib tayyorlanadigan, aylanish oʻqiga nisbatan simmetrik qismdir. U, shuningdek, suyuqlik bilan tegishadigan yagona harakatlanuvchi / tebranuvchi qismdir. U yeyilishga uchraydigan yagona qism boʻlib, uni bir necha daqiqa ichida oson almashtirish mumkin. Tebranishni ajratuvchi flaneslar sonotrodni ochiq yoki yopiq, bosim ostida ishlay oladigan idishlarga yoki oqim hujayralariga istalgan yoʻnalishda oʻrnatish imkonini beradi. Podshipniklar kerak emas. Suyuqlik bilan tegishadigan boshqa barcha qismlar odatda zanglamaydigan poʻlatdan tayyorlanadi. Oqim hujayrasi reaktorlari oddiy geometrik shakllarga ega boʻlib, ularni oson qismlarga ajratish va, masalan, oqim bilan yuvish va ichini artish orqali tozalash mumkin. Kichik teshiklar yoki yashirin burchaklar yoʻq.
Joyida ultratovush yordamida tozalash
Ultratovush sirtlar va qismlarni tozalash kabi tozalash qoʻllanishlari bilan yaxshi tanilgan. Dispersiyalash uchun ishlatiladigan ultratovush intensivligi odatiy ultratovush yordamida tozalashdagidan ancha yuqori. Ultratovush qurilmasining suyuqlik bilan tegishadigan qismlarini tozalashda ultratovush quvvatidan oqim bilan yuvish va chayish vaqtida tozalashga yordam berish uchun foydalanish mumkin, chunki ultratovushli / akustik kavitatsiya sonotroddan va oqim hujayrasi devorlaridan zarrachalar va suyuqlik qoldiqlarini olib tashlaydi.
Adabiyotlar / Manbalar
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue1. January 9, 2020.
UIP6000hdT ultratovushli gomogenizatori sanoatda katta hajmlarga oqim liniyasida ishlov berish uchun.
Hielscher Ultrasonics yuqori unumdorlikdagi ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya miqyosidan sanoat miqyosigacha ishlab chiqaradi.