Per cosa possono essere utilizzate apparecchiature ecochimiche ad ultrasuoni?
"cavitazione" ultrasonica:
Quando un liquido viene trattato con ultrasuoni ad alta intensità, le onde sonore che si propagano nel mezzo liquido creano cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (sparsa), la cui velocità dipende dalla frequenza. Durante il ciclo a bassa pressione, le onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume in cui non possono più assorbire energia, collassano violentemente durante il ciclo ad alta pressione, un fenomeno noto come "cavitazione". Durante l'esplosione verranno raggiunte localmente temperature molto elevate (circa 5,{5}}K) e pressioni (circa 2,{7}} atm). Il collasso delle bolle di cavitazione si traduce anche in un getto di liquido con una velocità fino a 280 m/s e la forza di taglio risultante agita meccanicamente il liquido per miscelare accuratamente i reagenti.
Pertanto, con l'effetto di cavitazione delle onde ultrasoniche nei liquidi, l'attrezzatura sonochimica ad ultrasuoni può essere applicata all'estrazione, alla frantumazione, alla miscelazione, all'emulsificazione, alla dispersione, all'agitazione, alla formazione di schiuma e al degasaggio e all'accelerazione delle reazioni.
1. Dispersione
La dispersione ultrasonica si basa sul liquido come mezzo e la vibrazione ultrasonica ad alta frequenza viene aggiunta al liquido. Poiché gli ultrasuoni sono un'onda meccanica, non vengono assorbiti dalle molecole e provocano il movimento vibrazionale delle molecole durante la propagazione. Sotto l'effetto di cavitazione, cioè sotto gli effetti aggiuntivi di alta temperatura, alta pressione, microgetto e forte vibrazione, la distanza tra le molecole aumenta la loro distanza media a causa della vibrazione, che alla fine porta alla frammentazione molecolare. La pressione istantanea rilasciata dagli ultrasuoni rompe le forze di van der Waals tra le particelle, rendendo meno probabile che le particelle si agglomerino insieme. Rispetto ai metodi di dispersione convenzionali, la tecnologia di dispersione ad ultrasuoni ha un'elevata efficienza e tempi brevi. Ci sono applicazioni nella produzione di grafene, nanomateriali, oli e vernici.
2. Emulsionamento
Sotto l'azione dell'energia ultrasonica, due o più liquidi immiscibili vengono mescolati insieme e un liquido viene disperso uniformemente nell'altro liquido per formare un liquido simile a un'emulsione. Questo processo è chiamato emulsione ultrasonica. La caratteristica principale dell'emulsificazione ad ultrasuoni è che non è richiesto alcun emulsionante. Inoltre, l'emulsificazione ad ultrasuoni può controllare il tipo di emulsione e l'emulsione formata è più stabile e alcune sono stabili da diversi mesi a più di sei mesi; l'emulsione preparata ha un'alta concentrazione, la concentrazione dell'emulsione pura può superare il 30 percento e l'emulsionante aggiunto può raggiungere il 70 percento; La facoemulsificazione può anche preparare emulsioni che non possono essere preparate con i metodi convenzionali. Ad esempio, il metodo di miscelazione comune può produrre solo un'emulsione di paraffina al 5% in acqua, mentre è incredibile che un'emulsione di paraffina al 20% possa essere prodotta sotto l'azione di un campo ultrasonico di potenza. La capacità di emulsionamento delle apparecchiature di emulsionamento ad ultrasuoni in laboratorio è ben nota e utilizzata da molto tempo e viene utilizzata nell'industria per l'emulsificazione ad alta efficienza della produzione di massa negli impianti di produzione, come cosmetici e prodotti per la cura della pelle, unguenti farmaceutici, vernici, lubrificanti e carburante ecc.
3. Estrazione
Gli ultrasuoni possono penetrare meglio nel tessuto vegetale e migliorare il trasferimento di massa e la cavitazione generata dagli ultrasuoni può distruggere le pareti cellulari e facilitare il rilascio dei componenti della matrice. L'estrazione ad ultrasuoni non è facilmente limitata dall'uso di solventi, consentendo l'aggiunta di coestraenti per aumentare ulteriormente la polarità della fase liquida e migliorare l'efficienza dell'estrazione; rispetto all'estrazione di CO2 supercritica e all'estrazione ad altissima pressione, l'apparecchiatura di estrazione ad ultrasuoni è semplice e il costo di estrazione è basso; Diversamente dal metodo di ebollizione tradizionale o dal metodo di riflusso, l'estrazione ad ultrasuoni non richiede riscaldamento, in modo da non danneggiare i principi attivi quando riscaldato a lungo, è particolarmente adatto per l'estrazione di sostanze termosensibili; la tecnologia di estrazione ad ultrasuoni migliora la velocità di estrazione dei principi attivi e garantisce l'ideale delle materie prime. L'utilizzo di A, riduce il consumo di solventi e può ottenere notevoli benefici economici; la tecnologia di estrazione ad ultrasuoni ha scarso effetto sull'attività dei principi attivi. Gli oli essenziali, la lavorazione dei materiali della medicina cinese e altri settori hanno applicazioni.
4. Degasaggio e antischiuma
L'antischiuma ad ultrasuoni è un'applicazione del trattamento sonochimico ad ultrasuoni, che utilizza l'effetto di "cavitazione" delle onde ultrasoniche nel liquido per scaricare le bolle nel liquido per raggiungere lo scopo di migliorare la qualità della soluzione. Rispetto ai metodi convenzionali, la tecnologia antischiuma ad ultrasuoni non richiede antischiuma, ha un'elevata efficienza e tempi brevi. Rispetto ad altri processi, non richiede alta temperatura e alta pressione, con buona sicurezza, funzionamento semplice e manutenzione conveniente. Ha un ampio spettro e un'ampia applicabilità e la maggior parte dei liquidi può essere degassata e deschiumata dalle onde ultrasoniche. Il processo è semplice, non è facile causare inquinamento e la temperatura è bassa, adatta per il funzionamento di componenti target sensibili al calore. Rispetto al metodo convenzionale, l'apparecchiatura ad ultrasuoni è semplice, il costo di produzione è basso e il vantaggio economico completo è notevole. Ha applicazioni nei cosmetici, negli alimenti e in altri settori.
5. Rotto
La frammentazione ultrasonica utilizza il principio che le onde ultrasoniche si comprimono e si espandono rapidamente e alternativamente quando incontrano un oggetto. Sotto l'azione delle onde ultrasoniche, quando il materiale è nel mezzo ciclo di espansione, il liquido materiale viene espanso da bolle sotto l'azione della pressione. Quando si è nel mezzo ciclo di compressione, la bolla si contrae. Quando la variazione di pressione è ampia e la pressione è inferiore alla bassa pressione, si verifica un fenomeno di "scoppio" nel liquido della materia prima quando le bolle d'aria compressa collassano bruscamente. Questo fenomeno scompare con variazioni di pressione e squilibri di pressione esterna. Nell'istante in cui lo "scoppio" scompare, l'area attorno al liquido provoca un notevole aumento di pressione e temperatura. con conseguente frammentazione.
6. Mescolare
Un'applicazione importante della tecnologia ad ultrasuoni è quella di disperdere e depolimerizzare i solidi nei liquidi per raggiungere lo scopo dell'agitazione. La tecnologia di agitazione ad ultrasuoni è stata ampiamente utilizzata nella lavorazione degli alimenti, nella fabbricazione della carta, nelle vernici, nei prodotti chimici, farmaceutici, tessili, petroliferi, nella metallurgia e in altri settori industriali. Le apparecchiature ad ultrasuoni possono essere facilmente installate sulle linee di produzione esistenti, il che è conveniente per i produttori aggiornare le apparecchiature a un costo inferiore.
7. Mescolare e omogeneizzare
Quando queste piccole bolle prodotte dalla "cavitazione" ultrasonica nel liquido collassano rapidamente, nelle bolle si generano alta temperatura e alta pressione e poiché il liquido attorno alle bolle si precipita nelle bolle ad alta velocità, viene generato un forte microgetto nel liquido vicino alle bolle. Si formano alte temperature e alte pressioni locali, con conseguente effetto di miscelazione e omogeneizzazione. La tecnologia di miscelazione e omogeneizzazione ad ultrasuoni è stata ampiamente utilizzata nella lavorazione degli alimenti, nella fabbricazione della carta, nei rivestimenti, nei prodotti chimici, nei prodotti farmaceutici, nei tessili, nel petrolio, nella metallurgia e in altri settori industriali. Costo per l'aggiornamento dell'attrezzatura.
