Mihin ultraäänisonokemiallisia laitteita voidaan käyttää?
Ultraääni "kavitaatio":
Kun nestettä käsitellään korkean intensiteetin ultraäänellä, nestemäiseen väliaineeseen leviävät ääniaallot luovat vuorotellen korkean paineen (puristus) ja matalan paineen (harvan) syklejä, joiden nopeus riippuu taajuudesta. Matalapainekierron aikana korkean intensiteetin ultraääniaallot luovat pieniä tyhjiökuplia tai tyhjiöitä nesteeseen. Kun kuplat saavuttavat tilavuuden, jossa ne eivät enää pysty absorboimaan energiaa, ne romahtavat voimakkaasti korkeapainepyöräilyn aikana, ilmiö, joka tunnetaan nimellä "kavitaatio". Räjähdyksen aikana saavutetaan paikallisesti erittäin korkeat lämpötilat (noin 5 000 K) ja paineet (noin 2 000 atm). Kavitaatiokuplien romahtaminen johtaa myös nestesuihkuun, jonka nopeus on jopa 280 m/s, ja tuloksena oleva leikkausvoima sekoittaa mekaanisesti nestettä reagenssien sekoittamiseksi perusteellisesti.
Siksi ultraääniaaltojen kavitaatiovaikutuksella nesteissä ultraäänisonokemiallisia laitteita voidaan käyttää uuttamiseen, murskaamiseen, sekoittamiseen, emulgointiin, dispersioon, sekoittamiseen, vaahdonpoistoon ja kaasunpoistoon sekä reaktioiden kiihdyttämiseen.
1. Hajonta
Ultraäänidispersio perustuu nesteeseen väliaineena, ja nesteeseen lisätään korkeataajuista ultraäänivärähtelyä. Koska ultraääni on mekaaninen aalto, molekyylit eivät absorboi sitä ja aiheuttaa molekyylien värähtelyliikettä etenemisen aikana. Kavitaatiovaikutuksen alla, toisin sanoen korkean lämpötilan, korkean paineen, mikrosuihkun ja voimakkaan tärinän lisävaikutusten aikana molekyylien välinen etäisyys lisää niiden keskimääräistä etäisyyttä tärinän vuoksi, mikä johtaa lopulta molekyylien pirstoutumiseen. Ultraäänen vapauttama hetkellinen paine rikkoo van der Waalsin voimat hiukkasten välillä, mikä tekee vähemmän todennäköiseksi, että hiukkaset agglomeroituvat yhdessä. Perinteisiin dispersiomenetelmiin verrattuna ultraäänidispersiotekniikalla on korkea hyötysuhde ja lyhyt aika. Grafeenin, nanomateriaalien, öljyjen ja maalien valmistuksessa on sovelluksia.
2. Emulgointi
Ultraäänienergian vaikutuksesta kaksi tai useampia sekoittumattomia nesteitä sekoitetaan keskenään, ja yksi neste dispergoituu tasaisesti toiseen nesteeseen emulsiomaisen nesteen muodostamiseksi. Tätä prosessia kutsutaan ultraääniemulgointiksi. Ultraääniemulgointien suurin piirre on, että emulgointiainetta ei tarvita. Lisäksi ultraääniemulgointi voi hallita emulsion tyyppiä, ja muodostunut emulsio on stabiilimpi, ja jotkut ovat stabiileja useita kuukausia - yli puoli vuotta; valmistetulla emulsiolla on suuri pitoisuus, puhtaan emulsion pitoisuus voi ylittää 30% ja lisätty emulgointiaine voi nousta 70%: iin; Fakoemulsifikaatio voi myös valmistaa emulsioita, joita ei voida valmistaa tavanomaisilla menetelmillä. Esimerkiksi yleinen sekoitusmenetelmä voi tuottaa vain 5%: n parafiiniemulsion vedessä, kun taas on uskomatonta, että 20%: n parafiiniemulsio voidaan tuottaa tehon ultraäänikentän vaikutuksesta. Ultraääniemulgointilaitteiden emulgointikyky laboratoriossa on ollut hyvin tunnettu ja sitä on käytetty pitkään, ja sitä käytetään teollisuudessa massatuotannon tehokkaaseen emulgointiin tuotantolaitoksissa, kuten kosmetiikassa ja ihonhoitotuotteissa, farmaseuttisissa voiteissa, maaleissa, voiteluaineissa ja polttoaineessa jne.
3. Uuttaminen
Ultraääni voi paremmin tunkeutua kasvikudokseen ja parantaa massansiirtoa, ja ultraäänen tuottama kavitaatio voi häiritä soluseiniä ja helpottaa matriisikomponenttien vapautumista. Ultraääniuuttoa ei ole helppo rajoittaa liuottimien avulla, jolloin voidaan lisätä uutteita nestefaasin napaisuutta entisestään ja parantaa uuttotehokkuutta; verrattuna ylikriittiseen CO2-uuttoon ja erittäin korkeapaineuuttoon, ultraääniuuttolaitteet ovat yksinkertaisia ja uuttokustannukset ovat alhaiset ;D erifferentti perinteisestä kiehumismenetelmästä tai palautusjäähdytysmenetelmästä, ultraääniuutto ei vaadi lämmitystä, jotta aktiiviset aineet eivät vahingoitu kuumennettaessa pitkään, se soveltuu erityisen hyvin lämpöherkkien aineiden uuttamiseen; ultraääniuuttotekniikka parantaa aktiivisten ainesosien uuttonopeutta ja varmistaa raaka-aineiden ihanteen. A: n käyttö vähentää liuottimien kulutusta ja voi saavuttaa merkittäviä taloudellisia etuja; ultraääniuuttotekniikalla on vain vähän vaikutusta aktiivisten ainesosien aktiivisuuteen. Eteerisillä öljyillä, kiinalaisen lääketieteen materiaalinkäsittelyllä ja muilla teollisuudenaloilla on sovelluksia.
4. Kaasunpoisto ja vaahdonpoisto
Ultraääni vaahdonpoisto on ultraäänisonokemiallisen käsittelyn sovellus, joka käyttää ultraääniaaltojen "kavitaatiovaikutusta" nesteessä nesteeseen kuplien poistamiseksi liuoksen laadun parantamiseksi. Perinteisiin menetelmiin verrattuna ultraäänivaahdonestotekniikka ei vaadi vaahdonestoainetta, sillä on korkea hyötysuhde ja lyhyt aika. Muihin prosesseihin verrattuna se ei vaadi korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta, hyvällä turvallisuudella, yksinkertaisella käytöllä ja kätevällä huollolla. Sillä on laaja spektri ja laaja sovellettavuus, ja useimmat nesteet voidaan poistaa ja purkaa ultraääniaalloilla. Prosessi on yksinkertainen, pilaantumisen aiheuttaminen ei ole helppoa ja lämpötila on alhainen, mikä sopii lämpöherkkien kohdekomponenttien toimintaan. Tavanomaiseen menetelmään verrattuna ultraäänilaitteet ovat yksinkertaisia, tuotantokustannukset ovat alhaiset ja kattava taloudellinen hyöty on huomattava. Sillä on sovelluksia kosmetiikassa, elintarviketeollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla.
5. Rikki
Ultraääni pirstoutuminen käyttää periaatetta, jonka mukaan ultraääniaallot puristavat ja laajenevat vuorotellen, kun ne kohtaavat kohteen. Ultraääniaaltojen vaikutuksesta, kun materiaali on puolilaajenemisjaksossa, materiaalinestettä laajennetaan kuplilla paineen vaikutuksesta. Kun puristuksen puolisyklissä kupla supistuu. Kun paineenmuutos on suuri ja paine on matalapainetta alhaisempi, raaka-ainenesteessä esiintyy "räjähtävä" ilmiö, kun paineilmakuplat romahtavat jyrkästi. Tämä ilmiö katoaa paineen muutosten ja ulkoisen paineen epätasapainon myötä. Siinä hetkessä, kun "purske" katoaa, nesteen ympärillä oleva alue aiheuttaa merkittävän paineen ja lämpötilan nousun. mikä johtaa pirstoutumiseen.
6. Sekoita
Tärkeä ultraäänitekniikan sovellus on hajottaa ja depolymeroida kiintoaineita nesteissä sekoittamisen tarkoituksen saavuttamiseksi. Ultraäänisekoitustekniikkaa on käytetty laajalti elintarvikkeiden jalostuksessa, paperinvalmistuksessa, maalissa, kemian-, lääke-, tekstiili-, öljy-, metallurgia- ja muilla teollisuusaloilla. Ultraäänilaitteet voidaan helposti asentaa olemassa oleville tuotantolinjoille, mikä on kätevää valmistajille päivittää halvemmilla laitteilla.
7. Sekoita ja homogenisoi
Kun nämä pienet kuplat, jotka syntyvät ultraääni "kavitaatiosta" nesteessä, romahtavat nopeasti, kupliin syntyy korkea lämpötila ja korkea paine, ja koska kuplien ympärillä oleva neste ryntää kupliin suurella nopeudella, nesteessä kuplien lähellä syntyy voimakas mikrosuihku. Muodostuu paikallista korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta, mikä johtaa sekoittumisen ja homogenisoinnin vaikutukseen. Ultraäänisekoitus- ja homogenointitekniikkaa on käytetty laajalti elintarvikkeiden jalostuksessa, paperinvalmistuksessa, pinnoitteissa, kemikaaleissa, lääkkeissä, tekstiileissä, öljyssä, metallurgiassa ja muilla teollisuudenaloilla. Laitteiden päivityskustannukset.
