Диспергирование

This content was provided by Hielscher Ultrasonics GmbH

Волновод в стакане

UP400S диспергирование белой сажи Диспергирование и деагрегация твёрдых веществ в жидкостях является важной сферой применения ультразвуковых устройств. Ультразвуковая кавитация генерирует сильный сдвиг, который разрушает скопления частиц на единичные дисперсные частицы.

Смешение порошков в жидкостях – это общая стадия в технологии приготовления различных продуктов, таких как краска, чернила, шампунь, напитки или полирующие средства. Отдельные частицы удерживаются вместе силами притяжения, носящими разный физический и химический характер, включая силы Ван дер Вальса и силы поверхностного натяжения жидкости. Этот эффект сильнее проявляется у жидкостей с более высокой вязкостью, таких как полимеры и смолы. Следует преодолевать действие сил притяжения для того, чтобы деагломерировать и диспергировать частицы в жидких средах.

Применение механического напряжения отдельно разрушает скопления частиц. Кроме того, жидкость также оказывается под давлением между частицами. Различные технологии, как правило, используются для диспергирования порошков в жидкости. Применение следующего оборудования включает в себя гомогенизаторы высокого давления, шаровые мельницы с мешалкой, мельницы с пересекающимися струями и роторно-статорные смесители.

Высокоинтенсивная ультразвуковая обработка представляет собой интересную альтернативу этим технологиям. При обработке жидкостей ультразвуком звуковые волны, которые распространяются в жидкой среде, приводят к чередованию циклов высокого (компрессия) и низкого (разрежение) давления. При этом механическое напряжение воздействует на притягивающие электростатические силы (например, на силы Ван дер Ваалса). Ультразвуковая кавитация в жидкостях вызывает появление струй жидкости, обладающих высокой скоростью до 1000 км/час (около 600 м/час). Такие струи давят на жидкость при высоком давлении между частицами и отделяют их друг от друга. Меньшие частицы ускоряются вместе со струями жидкости и сталкиваются друг с другом с высокой скоростью. Это делает ультразвук эффективным средством для диспергирования и для деагломерации, но также и для дробления и тонкого измельчения частиц микронного и субмикронного размера.

Диспергирование и деагломерация в любом масштабе

Компания Hielscher предлагает ультразвуковые устройства для диспергирования и деагломерации любых объёмов проб при порционной или поточной обработке. Лабораторные ультразвуковые устройства используются для объёмов от 1.5 мл до 2 л приблизительно. Промышленные ультразвуковые устройства используются для технологических разработок и производства порций от 0.5 до 2000 л или для величины расхода от 0.1 л до 20 м³ в час.

В таблице ниже приводятся общие рекомендации по прибору в зависимости от объёма порции или расхода пробы, подлежащей обработке. Кликнуть на тип устройства, чтобы получить больше информации по каждому из них.

Лёгкость в реализации

В отличие от прочих технологий диспергирования ультразвуковую обработку можно легко воспроизвести в большем масштабе, перейдя от лабораторных испытаний к производственным процессам. Лабораторные испытания позволят точно выбрать нужный размер оборудования. Получаемые окончательные технологические результаты оказываются идентичными лабораторным результатам.

Прочность и лёгкость в чистке

Ультразвуковая мощность передаётся в жидкость волноводом. Обычно это вращающаяся симметричная, механически обработанная часть из твёрдого титана. Это также единственная движущаяся/проточная деталь. Это единственная часть, поддающаяся износу и которая может быть легко заменена в течение нескольких минут. Балансирные расцепляющие фланцы обеспечивают монтаж волновода в открытых или закрытых контейнерах под давлением или в проточных кюветах в любом направлении. Никаких подшипников не требуется. Все остальные детали проточной части обычно делаются из нержавеющей стали. Реакционные камеры проточной кюветы имеют простую конфигурацию, и их легко можно разобрать и протирать. В них не имеется никаких мелких отверстий или скрытых уголков.

Собственный ультразвуковой очиститель

Ультразвук хорошо известен своими чистящими свойствами, а именно чисткой поверхностей, деталей. Интенсивность ультразвука, применяемая для диспергирования, гораздо выше, чем при обычной ультразвуковой чистке. Когда дело доходит до чистки деталей проточной части ультразвукового устройства, мощность ультразвука может быть использована для помощи в чистке при промывке, поскольку ультразвуковая кавитация удаляет частицы и остатки жидкости из волновода и со стенок проточной кюветы.

Устройство	Порционный объем, мл	Расход, мл/мин
VialTweeter	0.5 - 1.5	-
UP100H	0.01 - 500	10 – 200
UP200Ht	0.1 - 2000	20 - 200
UP200St	0,1 - 1000	20 - 200
UP200St_TD	30 - 500
UP400S	5.0 – 4000	20 - 400
UIP1000hd	100 – 20000	200 - 4000
UIP2000hd	100 – 20000	200 - 4000
UIP4000	10000 – 100000	2000 - 10000
UIP16000	-	10000 – 100000