Thiết bị Sonochemical siêu âm có thể được sử dụng để làm gì?
Siêu âm "cavitation":
Khi chất lỏng được xử lý bằng sóng siêu âm cường độ cao, sóng âm truyền vào môi trường chất lỏng tạo ra các chu kỳ xen kẽ của áp suất cao (nén) và áp suất thấp (thưa thớt), tốc độ phụ thuộc vào tần số. Trong quá trình đạp xe áp suất thấp, sóng siêu âm cường độ cao tạo ra các bong bóng chân không nhỏ hoặc khoảng trống trong chất lỏng. Khi các bong bóng đạt đến một thể tích mà chúng không thể hấp thụ năng lượng được nữa, chúng sẽ sụp đổ dữ dội trong quá trình đạp xe ở áp suất cao, một hiện tượng được gọi là "cavitation". Trong vụ nổ, nhiệt độ rất cao (khoảng 5, 000 K) và áp suất (khoảng 2, 000 atm) sẽ đạt đến cục bộ. Sự sụp đổ của các bong bóng tạo ra một tia chất lỏng có vận tốc lên đến 280 m / s, và lực cắt tạo ra sẽ khuấy động cơ học chất lỏng để trộn đều các chất phản ứng.
Do đó, với hiệu ứng tạo bọt của sóng siêu âm trong chất lỏng, thiết bị hóa chất siêu âm có thể được ứng dụng để chiết, nghiền, trộn, nhũ hóa, phân tán, khuấy, khử bọt và khử khí, và tăng tốc các phản ứng.
1. Sự phân tán
Sự phân tán siêu âm dựa trên chất lỏng là môi trường và rung động siêu âm tần số cao được thêm vào chất lỏng. Vì sóng siêu âm là sóng cơ học nên nó không bị các phân tử hấp thụ và gây ra chuyển động dao động của các phân tử trong quá trình lan truyền. Dưới hiệu ứng cavitation, nghĩa là, dưới tác dụng bổ sung của nhiệt độ cao, áp suất cao, phản lực vi mô và rung động mạnh, khoảng cách giữa các phân tử tăng khoảng cách trung bình của chúng do rung động, cuối cùng dẫn đến sự phân mảnh phân tử. Áp suất tức thời do sóng siêu âm giải phóng phá vỡ lực van der Waals giữa các hạt, làm cho khả năng các hạt kết tụ lại với nhau ít hơn. So với các phương pháp phân tán thông thường, công nghệ tán sắc bằng sóng siêu âm cho hiệu quả cao và thời gian ngắn. Có các ứng dụng trong sản xuất graphene, vật liệu nano, dầu và sơn.
2. Nhũ hóa
Dưới tác dụng của năng lượng siêu âm, hai hoặc nhiều chất lỏng không thể trộn lẫn được trộn lẫn với nhau, và một chất lỏng phân tán đồng đều trong chất lỏng kia để tạo thành một chất lỏng giống như nhũ tương. Quá trình này được gọi là siêu âm nhũ hóa. Đặc điểm lớn nhất của nhũ tương siêu âm là không cần chất nhũ hóa. Ngoài ra, siêu âm nhũ hóa có thể kiểm soát loại nhũ tương, và nhũ tương hình thành ổn định hơn, và một số ổn định trong vài tháng đến hơn nửa năm; nhũ tương được chuẩn bị có nồng độ cao, nồng độ của nhũ tương nguyên chất có thể vượt quá 30 phần trăm, và chất nhũ hóa được thêm vào có thể đạt 70 phần trăm; Phacoemulsification cũng có thể điều chế được các loại nhũ tương mà phương pháp thông thường không thể điều chế được. Ví dụ, phương pháp trộn thông thường chỉ có thể tạo ra nhũ tương parafin 5% trong nước, trong khi thật khó tin là nhũ tương parafin 20% có thể được tạo ra dưới tác dụng của trường siêu âm công suất. Khả năng nhũ hóa của thiết bị nhũ hóa siêu âm trong phòng thí nghiệm đã được biết đến và sử dụng từ lâu, và được sử dụng trong công nghiệp để tạo nhũ hiệu quả cao trong sản xuất hàng loạt trong các nhà máy sản xuất, chẳng hạn như mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc da, thuốc mỡ dược phẩm, sơn, chất bôi trơn và nhiên liệu, v.v.
3. Chiết xuất
Siêu âm có thể thâm nhập tốt hơn vào mô thực vật và cải thiện sự chuyển khối, và lỗ hổng do sóng siêu âm tạo ra có thể phá vỡ thành tế bào và tạo điều kiện giải phóng các thành phần nền. Chiết siêu âm không dễ bị giới hạn bởi việc sử dụng dung môi, cho phép bổ sung chất đồng chiết để tăng thêm độ phân cực của pha lỏng và cải thiện hiệu quả chiết; So với chiết xuất CO2 siêu tới hạn và chiết áp suất siêu cao, thiết bị chiết siêu âm đơn giản và chi phí chiết xuất thấp; Khác với phương pháp đun sôi truyền thống hoặc phương pháp hồi lưu, chiết xuất siêu âm không yêu cầu gia nhiệt, để không làm hỏng các thành phần hoạt tính khi đun nóng trong một thời gian dài, nó đặc biệt thích hợp để chiết xuất các chất nhạy cảm với nhiệt; công nghệ chiết xuất siêu âm cải thiện tỷ lệ chiết xuất của các thành phần hoạt tính và đảm bảo lý tưởng của nguyên liệu. Việc sử dụng A, giảm tiêu thụ dung môi và có thể đạt được lợi ích kinh tế đáng kể; công nghệ chiết xuất bằng sóng siêu âm ít ảnh hưởng đến hoạt tính của các hoạt chất. Tinh dầu, chế biến nguyên liệu thuốc bắc và các ngành công nghiệp khác có ứng dụng.
4. Khử khí và khử bọt
Xả bọt bằng sóng siêu âm là ứng dụng của phương pháp xử lý sonochemical bằng sóng siêu âm, sử dụng hiệu ứng “cavitation” của sóng siêu âm trong chất lỏng để xả các bọt trong chất lỏng nhằm mục đích nâng cao chất lượng của dung dịch. So với các phương pháp thông thường, công nghệ khử bọt bằng sóng siêu âm không cần thiết bị khử bọt, cho hiệu quả cao và thời gian ngắn. So với các quy trình khác, nó không yêu cầu nhiệt độ cao và áp suất cao, với độ an toàn tốt, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện. Nó có phổ rộng và khả năng ứng dụng rộng rãi, và hầu hết các chất lỏng có thể được khử khí và khử bọt bằng sóng siêu âm. Quá trình này đơn giản, không dễ gây ô nhiễm và nhiệt độ thấp, thích hợp cho hoạt động của các thành phần mục tiêu nhạy cảm với nhiệt. So với phương pháp thông thường, thiết bị siêu âm đơn giản, chi phí sản xuất thấp và lợi ích kinh tế toàn diện là đáng kể. Nó có ứng dụng trong mỹ phẩm, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác.
5. Hỏng
Sự phân mảnh siêu âm sử dụng nguyên tắc sóng siêu âm nén và giãn nở nhanh chóng và luân phiên khi chúng gặp một vật thể. Dưới tác dụng của sóng siêu âm, khi vật liệu đang trong nửa chu kỳ giãn nở, chất lỏng vật liệu sẽ bị nở ra bởi các bong bóng dưới tác dụng của áp suất. Khi ở trong nửa chu kỳ nén, bong bóng co lại. Khi sự thay đổi áp suất lớn và áp suất thấp hơn áp suất thấp, trong chất lỏng nguyên liệu sẽ xảy ra hiện tượng “vỡ” khi các bọt khí nén xẹp xuống mạnh. Hiện tượng này biến mất khi áp suất thay đổi và áp suất bên ngoài mất cân bằng. Trong khoảnh khắc "vụ nổ" biến mất, khu vực xung quanh chất lỏng gây ra sự gia tăng đáng kể áp suất và nhiệt độ. dẫn đến phân mảnh.
6. Khuấy
Một ứng dụng quan trọng của công nghệ siêu âm là phân tán và khử chất rắn trong chất lỏng để đạt được mục đích khuấy trộn. Công nghệ khuấy siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản xuất giấy, sơn, hóa chất, dược phẩm, dệt may, dầu khí, luyện kim và các lĩnh vực công nghiệp khác. Thiết bị siêu âm có thể dễ dàng lắp đặt trên các dây chuyền sản xuất hiện có, thuận tiện cho các nhà sản xuất nâng cấp thiết bị với chi phí thấp hơn.
7. Trộn và đồng nhất
Khi những bong bóng nhỏ này được tạo ra bởi "cavitation" siêu âm trong chất lỏng nhanh chóng xẹp xuống, nhiệt độ cao và áp suất cao được tạo ra trong bong bóng, và do chất lỏng xung quanh bong bóng lao vào bong bóng với tốc độ cao, một phản lực vi mô mạnh được tạo ra. trong chất lỏng gần các bọt khí. Nhiệt độ cao cục bộ và áp suất cao được hình thành, dẫn đến hiệu quả của quá trình trộn và đồng nhất. Công nghệ trộn và đồng nhất siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, sản xuất giấy, sơn phủ, hóa chất, dược phẩm, dệt may, dầu khí, luyện kim và các lĩnh vực công nghiệp khác. Chi phí nâng cấp thiết bị.
