Mire használhatók az ultrahangos szonokémiai berendezések?
Ultrahangos "kavitáció":
Amikor egy folyadékot nagy intenzitású ultrahanggal kezelnek, a folyékony közegbe terjedő hanghullámok váltakozó nagynyomású (kompressziós) és alacsony nyomású (ritka) ciklusokat hoznak létre, amelyek sebessége a frekvenciától függ. Alacsony nyomású ciklus közben a nagy intenzitású ultrahanghullámok kis vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, ahol már nem tudnak energiát felvenni, hevesen összeesnek a nagynyomású ciklus során, ezt a jelenséget "kavitációnak" nevezik. A robbanás során lokálisan nagyon magas hőmérséklet (körülbelül 5,{5}}K) és nyomás (körülbelül 2,000 atm) várható. A kavitációs buborékok összeomlása egyben akár 280 m/s sebességű folyadéksugarat is eredményez, és a keletkező nyíróerő mechanikusan keveri a folyadékot, hogy a reagenseket alaposan összekeverje.
Ezért a folyadékokban az ultrahanghullámok kavitációs hatásával az ultrahangos szonokémiai berendezések extrakcióra, aprításra, keverésre, emulgeálásra, diszperzióra, keverésre, habzás- és gáztalanításra, valamint reakciók gyorsítására alkalmazhatók.
1. Diszperzió
Az ultrahangos diszperzió közegként folyadékon alapul, és a folyadékhoz nagyfrekvenciás ultrahangos rezgést adnak. Mivel az ultrahang mechanikai hullám, nem nyeli el a molekulák, és a molekulák rezgőmozgását okozza a terjedés során. A kavitációs hatás, azaz a magas hőmérséklet, a nagy nyomás, a mikrosugár és az erős vibráció járulékos hatásai alatt a molekulák közötti távolság a rezgés hatására megnöveli azok átlagos távolságát, ami végül molekuladarabolódáshoz vezet. Az ultrahang által felszabaduló pillanatnyi nyomás megtöri a részecskék közötti van der Waals erőket, így kevésbé valószínű, hogy a részecskék agglomerálódnak. A hagyományos diszperziós módszerekkel összehasonlítva az ultrahangos diszperziós technológia nagy hatékonysággal és rövid idővel rendelkezik. Vannak alkalmazások a grafén, nanoanyagok, olajok és festékek gyártásában.
2. Emulgeálás
Ultrahangos energia hatására két vagy több egymással nem elegyedő folyadék keveredik össze, és az egyik folyadék egyenletesen eloszlik a másik folyadékban, így emulziószerű folyadék keletkezik. Ezt a folyamatot ultrahangos emulgeálásnak nevezik. Az ultrahangos emulgeálás legnagyobb tulajdonsága, hogy nincs szükség emulgeálószerre. Ezenkívül az ultrahangos emulgeálás szabályozhatja az emulzió típusát, és a kialakult emulzió stabilabb, néhány hónaptól több mint fél évig stabil; az elkészített emulzió nagy koncentrációjú, a tiszta emulzió koncentrációja meghaladhatja a 30 százalékot, a hozzáadott emulgeálószer pedig elérheti a 70 százalékot; A fakoemulzifikáció olyan emulziókat is előállíthat, amelyeket hagyományos módszerekkel nem lehet előállítani. Például az általános keverési módszerrel csak 5 százalékos paraffin emulziót lehet előállítani vízben, miközben hihetetlen, hogy ultrahangos erőtér hatására 20 százalékos paraffin emulzió is előállítható. Az ultrahangos emulgeáló berendezések laboratóriumi emulgeáló képessége jól ismert és régóta használatos, és az iparban nagy hatékonyságú emulgeálásra használják tömeggyártásban a gyártóüzemekben, például kozmetikumok és bőrápoló termékek, gyógyszerészeti kenőcsök, festékek, kenőanyagok és üzemanyagok stb.
3. Kivonás
Az ultrahang jobban behatol a növényi szövetekbe és javítja a tömegtranszfert, az ultrahang által generált kavitáció pedig megbonthatja a sejtfalakat és megkönnyítheti a mátrix komponensek felszabadulását. Az ultrahangos extrakciót nem korlátozza könnyen az oldószerek használata, ami lehetővé teszi az extrakciós szerek hozzáadását a folyadékfázis polaritásának további növelésére és az extrakció hatékonyságának javítására; összehasonlítva a szuperkritikus CO2 extrakcióval és az ultra-nagy nyomású extrakcióval, az ultrahangos extrakciós berendezés egyszerű és az extrakciós költség alacsony; A hagyományos forralási módszertől vagy refluxos módszertől eltérően az ultrahangos extrakció nem igényel melegítést, hogy ne károsítsa a hatóanyagokat, amikor hosszú ideig melegítve különösen alkalmas hőérzékeny anyagok kivonására; Az ultrahangos extrakciós technológia javítja a hatóanyagok extrakciós sebességét és biztosítja a nyersanyagok ideálisságát. Az A használata csökkenti az oldószerek fogyasztását és jelentős gazdasági előnyöket érhet el; az ultrahangos extrakciós technológia kevés hatással van a hatóanyagok aktivitására. Az illóolajok, a kínai orvoslás anyagfeldolgozása és más iparágak alkalmazzák.
4. Gáztalanítás és habtalanítás
Az ultrahangos habzás az ultrahangos szonokémiai kezelés alkalmazása, amely a folyadékban lévő ultrahanghullámok "kavitációs" hatását használja fel a folyadékban lévő buborékok kiürítésére az oldat minőségének javítása érdekében. A hagyományos módszerekkel összehasonlítva az ultrahangos habzásgátló technológia nem igényel habzásgátlót, nagy hatékonyságú és rövid ideig tart. Más folyamatokhoz képest nem igényel magas hőmérsékletet és nagy nyomást, jó biztonsággal, egyszerű kezeléssel és kényelmes karbantartással. Széles spektrummal és széleskörű alkalmazhatósággal rendelkezik, és a legtöbb folyadék ultrahanghullámokkal gáztalanítható és habtalanítható. A folyamat egyszerű, nem könnyű szennyezést okozni, alacsony a hőmérséklet, ami alkalmas a hőérzékeny célkomponensek üzemeltetésére. A hagyományos módszerhez képest az ultrahangos berendezés egyszerű, a gyártási költség alacsony, és az átfogó gazdasági haszon figyelemre méltó. Alkalmazása a kozmetikai, élelmiszeripari és más iparágakban van.
5. Törött
Az ultrahangos töredezettség azt az elvet használja, hogy az ultrahanghullámok gyorsan és váltakozva összenyomódnak és kitágulnak, amikor egy tárggyal találkoznak. Ultrahangos hullámok hatására, amikor az anyag a tágulás félciklusában van, az anyagfolyadék nyomás hatására buborékok hatására kitágul. A tömörítés félciklusában a buborék összehúzódik. Ha a nyomásváltozás nagy, és a nyomás alacsonyabb, mint az alacsony nyomás, a nyersanyagfolyadékban "robbanás" jelenség lép fel, amikor a sűrített levegő buborékai élesen összeesnek. Ez a jelenség a nyomás változásával és a külső nyomás egyensúlyhiányával megszűnik. Abban a pillanatban, amikor a "robbanás" eltűnik, a folyadék körüli terület jelentős nyomás- és hőmérsékletnövekedést okoz. töredezettséget eredményez.
6. Keverjük össze
Az ultrahangos technológia egyik fontos alkalmazása a szilárd anyagok folyadékokban való diszpergálása és depolimerizálása a keverés céljának elérése érdekében. Az ultrahangos keverőtechnológiát széles körben használják az élelmiszer-feldolgozásban, a papírgyártásban, a festék-, vegyipar-, gyógyszer-, textil-, kőolaj-, kohászat- és más ipari területeken. Az ultrahangos berendezések könnyen telepíthetők a meglévő gyártósorokra, ami kényelmes a gyártók számára, hogy olcsóbban frissítsék a berendezéseket.
7. Keverjük össze és homogenizáljuk
Amikor ezek az ultrahangos "kavitációval" keletkező kis buborékok a folyadékban gyorsan összeomlanak, a buborékokban magas hőmérséklet és nagy nyomás keletkezik, és mivel a buborékok körüli folyadék nagy sebességgel rohan a buborékokba, erős mikrosugár keletkezik. a folyadékban a buborékok közelében. Helyi magas hőmérséklet és nagy nyomás alakul ki, ami keveredés és homogenizálás hatását eredményezi. Az ultrahangos keverési és homogenizálási technológiát széles körben használják az élelmiszer-feldolgozásban, a papírgyártásban, a bevonatok, a vegyszerek, a gyógyszerek, a textil, a kőolaj, a kohászat és más ipari területeken. A berendezés korszerűsítésének költsége.
