Kādas ir ultraskaņas sonoķīmijas funkcijas?
Ievads:
Smags burbuļa plīsums ultraskaņas kavitācijas procesa laikā var izraisīt ārkārtēju lokālu temperatūru, sildīšanas/dzesēšanas ātrumu un spiedienu, tādējādi izraisot daudzus sonoķīmiskus procesus, tostarp esteru apmaiņu (izmanto biodīzeļdegvielas ražošanai), piesārņojošo vielu noārdīšanos un pasterizāciju, jēlnaftas atsērošanu un tā tālāk. Ultraskaņas procesors ar augstfrekvences amplitūdu var veikt jebkura mēroga sonoķīmisko apstrādi.
Mūsu piedāvātais augstas amplitūdas ultraskaņas procesors ir piemērots dažādiem sonoķīmiskiem lietojumiem. Tas var uzturēt ārkārtīgi augstu ultraskaņas amplitūdu jebkurā darbības mērogā, tādējādi ievērojami uzlabojot sonoķīmisko procesu, un var tieši ieviest laboratorijas rezultātus ražošanas vidē.
Princips:
Ķīmijā akustiskā kavitācija attiecas uz sīku burbuļu veidošanos, augšanu un sabrukšanu. Kavitācijas burbuļi sastāv no saspiešanas un izplešanās cikliem. Kompresijas cikls liek pozitīvajam spiedienam šķidrumā saspiest molekulas kopā. Gluži pretēji, izplešanās cikls izraisa negatīvu spiedienu, lai molekulas atdalītu vienu no otras. Kad burbuļi aug ļoti strauji, līdz tie nespēj absorbēt enerģiju no skaņas viļņiem. Šajā gadījumā šķidrums ieplūdīs un burbuļi plīsīs. Viss process izjauc molekulu piesaisti šķidrajā fāzē. Kavitācijas burbuļu eksplozija ir ātra, un šie sīkie burbuļi, kas veidojas ultraskaņas apstrādes laikā, paaugstinās šķidruma temperatūru ap dobumu un radīs lokālus karstos punktus. Tomēr platība ir tik maza, ka siltums ātri izkliedējas. No otras puses, burbuļa plīšanas laikā rodas ļoti augsts spiediens, kas ir aptuveni 1000 atmosfēras. Lai gan ekstrēmi apstākļi ir ļoti ierobežoti, ultraskaņas apstrāde var radīt ekstremālus fizikālus un ķīmiskus apstākļus šķidrumos. Tas ļauj izmantot ultraskaņu ekstrakcijā, drupināšanā un sajaukšanā, emulgācijā, izkliedēšanā un maisīšanā, putu noņemšanai un degazēšanai, kā arī reakciju paātrināšanai.
Kavitācijas efekts:
Ultraskaņas sonoķīmiju izraisa kavitācijas parādība. Ultraskaņa, kas iet caur šķidrumu, nepārtraukti saspiež un paplašina to. Augstas intensitātes ultraskaņa nodrošina enerģiju, kas nepieciešama šķidrās fāzes izkliedēšanai. Kad tiek sasniegts maksimālais spiediens, vietās ar vāju kohēziju notiek šķidruma plīsums. Pēc šī plīsuma plīsuma vietā parādījās pārspiediens un tika konstatēti daži dobumi. Šajos tukšumos šķidrumā izšķīdinātā gāze pēc neilga laika uzsprāgst burbuļu veidā.
Ultraskaņas aprīkojuma priekšrocības:
1. Salīdzinot ar parastajām metodēm, ultraskaņas tehnoloģijai ir augstāka efektivitāte un īsāks laiks.
2. Salīdzinot ar citiem procesiem, ultraskaņas tehnoloģijai nav nepieciešama augsta temperatūra vai augsts spiediens, tai ir laba drošība, tā ir viegli lietojama un viegli uzturama.
3. Tam ir plašs spektrs un plaša pielietojamība, un lielāko daļu šķidrumu var apstrādāt ar ultraskaņu.
4. Vairumā gadījumu ultraskaņas iekārtām ir mazāk darbības soļu, vienkāršs process, nav viegli radīt piesārņojumu, un tai ir zemāka temperatūra, tāpēc tās ir piemērotas termiski jutīgu mērķa komponentu darbībai.
5. Salīdzinot ar parastajām metodēm, ultraskaņas iekārta ir vienkārša, tai ir zemas ražošanas izmaksas un ievērojams visaptverošs ekonomiskais ieguvums.
6. Salīdzinot ar dažām tradicionālajām metodēm, ultraskaņas tehnoloģija ir efektīva metode, kuru ir vieglāk darbināt un uzturēt.
Ultraskaņas procesors:
Šķidruma apstrādei tiek izmantoti trīs veidu ultraskaņas procesori: 500-1000W (eksperimentālais mērogs), 1500 (izmēģinājuma mērogs) un 1500-3000W (rūpnieciskais mērogs). Sistēma var darboties plūsmas režīmā, kas nozīmē, ka kopējais apstrādātā šķidruma daudzums nav ierobežots.
Pielietojums:
Ultraskaņas sonoķīmiskās apstrādes iekārtas var izmantot kosmētikas un ādas kopšanas līdzekļu, farmaceitisko ziežu emulgācijai, grafēna dispersijai, tintes pārklājumiem, homogenizācijas apstrādei, naftas emulgācijai, ekstrakcijas apstrādei, šūnu, balasta ūdens sasmalcināšanai, apstrādei un ķīmisko izejvielu paātrinātai reakcijai.
