Millised on ultraheli sonokeemia funktsioonid?

 

Sissejuhatus:

 

Tõsine mullirebenemine ultraheli kavitatsiooniprotsessi ajal võib põhjustada äärmuslikke kohalikke temperatuure, kuumenemis-/jahutuskiirust ja rõhku, käivitades sellega palju sonokeemilisi protsesse, sealhulgas estrivahetust (kasutatakse biodiisli tootmiseks), saasteainete lagunemist ja pastöriseerimist, toornafta väävlitustamist ja nii edasi. Kõrgsagedusliku amplituudiga ultraheliprotsessor võib teostada mis tahes skaala sonokeemilist töötlemist.

Meie pakutav suure amplituudiga ultraheliprotsessor sobib erinevate sonokeemiliste rakenduste jaoks. See suudab säilitada ülikõrge ultraheli amplituudi mis tahes tööskaalal, parandades seega oluliselt sonokeemilist protsessi ja võib laboratoorseid tulemusi otse tootmiskeskkonnas rakendada.

 

 

Põhimõte:

 

Keemias tähendab akustiline kavitatsioon pisikeste mullide teket, kasvu ja kokkuvarisemist. Kavitatsioonimullid koosnevad kokkusurumis- ja paisumistsüklitest. Kompressioonitsükkel põhjustab vedeliku positiivse rõhu surumise molekulid kokku. Vastupidi, paisutustsükkel põhjustab negatiivset survet, mis tõmbab molekulid üksteisest lahku. Kui mullid kasvavad väga kiiresti, kuni nad ei suuda helilainetest energiat absorbeerida. Sel juhul valab vedelik sisse ja mullid lõhkevad. Kogu protsess häirib molekulide ligitõmbamist vedelas faasis. Kavitatsioonimullide plahvatus on kiire ja need ultraheliga töötlemisel tekkinud pisikesed mullid tõstavad õõnsust ümbritseva vedeliku temperatuuri ja tekitavad kohalikke levialasid. Pindala on aga nii väike, et kuumus hajub kiiresti. Teisest küljest tekib mullide purunemisel väga kõrge rõhk, mis on ligikaudu 1000 atmosfääri. Kuigi äärmuslikud tingimused on väga piiratud, võib ultrahelitöötlus tekitada vedelikes äärmuslikke füüsikalisi ja keemilisi tingimusi. See võimaldab ultraheli kasutada ekstraheerimisel, purustamisel ja segamisel, emulgeerimisel, dispergeerimisel ja segamisel, vahu eemaldamisel ja degaseerimisel ning reaktsioonide kiirendamisel.

 

 

Kavitatsiooniefekt:

 

Ultraheli sonokeemia on põhjustatud kavitatsiooni nähtusest. Vedelikku läbiv ultraheli surub ja laiendab seda pidevalt. Kõrge intensiivsusega ultraheli annab vedela faasi hajutamiseks vajaliku energia. Maksimaalse rõhu saavutamisel tekib nõrga kohesiooniga kohtades vedeliku rebend. Pärast seda rebenemist tekkis rebenemiskohas ülerõhk ja leiti, et on olemas mõned õõnsused. Nendes tühimikes plahvatab vedelikus lahustunud gaas lühikese aja pärast mullidena.

 

 

Ultraheliseadmete eelised:

 

1. Võrreldes tavapäraste meetoditega on ultrahelitehnoloogial suurem efektiivsus ja lühem aeg.

2. Võrreldes teiste protsessidega ei vaja ultrahelitehnoloogia kõrget temperatuuri ega kõrget rõhku, sellel on hea ohutus, seda on lihtne kasutada ja seda on lihtne hooldada.

3. Sellel on lai spekter ja lai kohaldatavus ning enamikku vedelikke saab töödelda ultraheliga.

4. Enamikul juhtudel on ultraheliseadmetel vähem tööetappe, lihtne protsess, reostust ei ole kerge tekitada ja nende temperatuur on madalam, mistõttu sobib see termiliselt tundlike sihtkomponentide tööks.

5. Võrreldes tavapäraste meetoditega on ultraheliseadmed lihtsad, madalate tootmiskuludega ja märkimisväärse majandusliku kasuga.

6. Võrreldes mõne traditsioonilise meetodiga on ultrahelitehnoloogia tõhus meetod, mida on lihtsam kasutada ja hooldada.

 

 

Ultraheli protsessor:

 

Vedeliku töötlemiseks kasutatakse kolme tüüpi ultraheliprotsessoreid: 500-1000W (eksperimentaalne skaala), 1500 (pilootskaala) ja 1500-3000W (tööstusskaala). Süsteem võib töötada voolurežiimis, mis tähendab, et töödeldava vedeliku koguhulk ei ole piiratud.

 

Rakendus:

 

Ultraheli sonokeemilist töötlemisseadet saab kasutada kosmeetika- ja nahahooldustoodete emulgeerimiseks, farmatseutiliste salvide, grafeeni dispersiooniks, tindikateteks, homogeniseerimiseks, nafta emulgeerimiseks, ekstraheerimise töötlemiseks, raku, ballastvee purustamiseks, töötlemiseks ja keemiliste toorainete kiirendatud reaktsiooniks.