Измельчение

Ультразвуковой мокрый размол и микро-измельчение


AL(OH)3 до/после
Обработка ультразвуком является эффективным средством для мокрого размола и микро-измельчения частиц. Помимо диспергирования и деагломерации, мокрый размол является ещё одним важным применением для ультразвуковых устройств компании Hielscher.

В частности, при получении сверхтонких суспензий ультразвук имеет множество преимуществ, если его сравнивать с оборудованием, обычно применяемым для уменьшения размеров частиц, таким как коллоидные мельницы (например, шаровые мельницы), дисковые мельницы, струйные мельницы, роторно-статорные смесители (ultra turrax) или гомогенизаторы высокого давления.

Ультразвуковая обработка делает поправку на обработку суспензий, имеющих высокую концентрацию и высокую вязкость, снижая, тем самым, объём материала, подлежащий обработке. Ультразвуковое измельчение особенно подходит для обработки материалов, имеющих микронный размер и нано-размер, например, керамики, гидроокиси алюминия, сульфата бария, карбоната кальция и окислов металлов. Таблицы ниже показывают полученные с помощью микроскопа изображения измельчения гидроокиси алюминия (со 150 микрон до 10 микрон), керамики (с 30 микрон до 2 микрон) и карбоната натрия (с 70 микрон до 3 микрон).

Полученные с помощью микроскопа увеличенные изображения
ультразвукового измельчения гидроокиси алюминия

  разрешение 10x разрешение 40x
0
1
2

Кликните на вышеприведённые изображения, чтобы увидеть изображения с полным разрешением (640x480px). Гидроокись алюминия на обработку была предоставлена компанией Alcoa World Alumina LLC, Питсбург, Пенсильвания, США. Гидроокись алюминия также известна как гидрат окиси алюминия Байеровского процесса, C-30, KB-30, KC-30, KH-30, гидраргиллит или гиббсит. Она имеет твёрдость по Мосу от 2.5 до 3.5.


Полученные с помощью микроскопа увеличенные изображения
ультразвукового измельчения зубной керамики

  разрешение 100x
0
1
2

Кликните на вышеприведённые изображения, чтобы увидеть изображения с полным разрешением (640x480px).


Полученные с помощью микроскопа увеличенные изображения
ультразвукового измельчения карбоната натрия (Na2CO3) в изопропаноле

  разрешение 10x разрешение 40x
0
1
2

Кликните на вышеприведённые изображения, чтобы увидеть изображения с полным разрешением (1280x1024px). Карбонат натрия Na2CO3 также известен как кристаллическая сода или кальцинированная сода.


Полученные с помощью микроскопа увеличенные изображения
ультразвукового измельчения пурпурного пигмента на нефтяной основе

  разрешение 40x разрешение 100x
0
1

Кликните на вышеприведённые изображения, чтобы увидеть изображения с полным разрешением (1280x1024px).

Ультразвуковые устройства очень легко устанавливать и эксплуатировать. Имеется всего две детали, которые контактируют с материалом, предназначенным для измельчения: титановый волновод и проточная кювета из нержавеющей стали. Благодаря простоте конструкции ультразвуковой проточной кюветы узлы прибора можно вычистить очень быстро. Поскольку ультразвуковые устройства компании Hielscher имеют очень высокую эффективность в преобразовании электрической энергии в механическую энергию, оборудованию ультразвукового измельчения обычно требуется меньше энергии, чем стандартному измельчающему оборудованию.

Эффект измельчения частиц основывается на интенсивной ультразвуковой кавитации. При высокоинтенсивной обработке жидкостей ультразвуком звуковые волны, которые распространяются в жидкой среде, приводят к чередованию циклов высокого давления (компрессия) и низкого давления (разряжение), причём их скорости зависят от частоты. Во время цикла низкого давления высокоинтенсивные ультразвуковые волны создают мелкие пузырьки вакуума, или пустоты в жидкости. Когда пузырьки достигают объёма, при котором они больше не могут поглощать энергию, они с силой лопаются во время цикла высокого давления. Данное явление носит название кавитации. Внутренний взрыв кавитационных пузырьков приводит к возникновению микро-турбулентностей и микро-струй со скоростями до 1000км/час. Крупные частицы подвергаются поверхностной эрозии (через разрушение кавитации в окружающей жидкости) или сокращению в размерах (в связи с разделением, имеющим место после столкновения частиц между собой, или лопанья кавитационных пузырьков, образовавшихся на поверхности). Это приводит к резкому ускорению диффузии, процессу переноса массы и к реакциям твёрдой фазы, вызванным изменениями в размере и структуре кристаллита.

Ультразвуковые процессоры и проточные кюветы для диспергирования и для мокрого размола порошков имеются как для работы в лабораторном, так и в производственном масштабе. Промышленные системы легко можно переделать так, чтобы они работали поточно. Для изучения и для испытания данного процесса, а также для многих звукохимических процессов мы рекомендуем наши лабораторные устройства или UIP1000hd.


Устройство Порционный объем, мл Расход, мл/мин
UP200St 0,1 - 1000 20 - 200
UIP1000hd 100 – 20000 200 - 4000