¿Para qué se pueden utilizar los equipos ultrasónicos sonoquímicos?
"Cavitación" ultrasónica:
Cuando un líquido se trata con ultrasonido de alta intensidad, las ondas sonoras que se propagan en el medio líquido crean ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (escasa), cuya velocidad depende de la frecuencia. Durante los ciclos de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o vacíos en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber energía, colapsan violentamente durante ciclos de alta presión, un fenómeno conocido como "cavitación". Durante la explosión, se alcanzarán localmente temperaturas muy altas (alrededor de 5,000K) y presiones (alrededor de 2,000 atm). El colapso de las burbujas de cavitación también da como resultado un chorro de líquido con una velocidad de hasta 280 m/s, y la fuerza de corte resultante agita mecánicamente el líquido para mezclar completamente los reactivos.
Por lo tanto, con el efecto de cavitación de las ondas ultrasónicas en líquidos, el equipo ultrasónico sonoquímico se puede aplicar a la extracción, trituración, mezcla, emulsificación, dispersión, agitación, desespumación y desgasificación, y reacciones de aceleración.
1. Dispersión
La dispersión ultrasónica se basa en líquido como medio, y se agrega vibración ultrasónica de alta frecuencia al líquido. Dado que el ultrasonido es una onda mecánica, no es absorbido por las moléculas y provoca el movimiento vibratorio de las moléculas durante la propagación. Bajo el efecto de cavitación, es decir, bajo los efectos adicionales de alta temperatura, alta presión, microchorro y fuerte vibración, la distancia entre las moléculas aumenta su distancia promedio debido a la vibración, lo que eventualmente conduce a la fragmentación molecular. La presión instantánea liberada por el ultrasonido rompe las fuerzas de van der Waals entre las partículas, lo que hace menos probable que las partículas se aglomeren. En comparación con los métodos de dispersión convencionales, la tecnología de dispersión ultrasónica tiene una alta eficiencia y un tiempo breve. Tiene aplicaciones en la fabricación de grafeno, nanomateriales, aceites y pinturas.
2. Emulsificación
Bajo la acción de la energía ultrasónica, dos o más líquidos inmiscibles se mezclan y un líquido se dispersa uniformemente en el otro líquido para formar un líquido similar a una emulsión. Este proceso se llama emulsificación ultrasónica. La característica más importante de la emulsificación ultrasónica es que no se requiere emulsionante. Además, la emulsión ultrasónica puede controlar el tipo de emulsión, y la emulsión formada es más estable, y algunas son estables durante varios meses a más de medio año; la emulsión preparada tiene una alta concentración, la concentración de emulsión pura puede exceder el 30 por ciento y el emulsionante agregado puede alcanzar el 70 por ciento; La facoemulsificación también puede preparar emulsiones que no pueden prepararse por métodos convencionales. Por ejemplo, el método de mezcla común solo puede producir una emulsión de parafina al 5 por ciento en agua, mientras que es increíble que se pueda producir una emulsión de parafina al 20 por ciento bajo la acción de un campo ultrasónico de potencia. La capacidad de emulsificación del equipo de emulsificación ultrasónica en el laboratorio es bien conocida y utilizada durante mucho tiempo, y se utiliza en la industria para la emulsificación de alta eficiencia de la producción en masa en plantas de producción, como cosméticos y productos para el cuidado de la piel, ungüentos farmacéuticos, pinturas, lubricantes y combustibles, etc.
3. Extracción
El ultrasonido puede penetrar mejor en el tejido vegetal y mejorar la transferencia de masa, y la cavitación generada por el ultrasonido puede romper las paredes celulares y facilitar la liberación de los componentes de la matriz. La extracción ultrasónica no se limita fácilmente por el uso de solventes, lo que permite la adición de coextractos para aumentar aún más la polaridad de la fase líquida y mejorar la eficiencia de extracción; En comparación con la extracción con CO2 supercrítico y la extracción a ultra alta presión, el equipo de extracción por ultrasonidos es simple y el costo de extracción es bajo. A diferencia del método de ebullición tradicional o el método de reflujo, la extracción por ultrasonidos no requiere calentamiento, para no dañar los ingredientes activos cuando calentado durante mucho tiempo, es especialmente adecuado para la extracción de sustancias sensibles al calor; La tecnología de extracción ultrasónica mejora la tasa de extracción de los ingredientes activos y asegura el ideal de las materias primas. El uso de A, reduce el consumo de solventes y puede lograr importantes beneficios económicos; La tecnología de extracción ultrasónica tiene poco efecto sobre la actividad de los ingredientes activos. Los aceites esenciales, el procesamiento de materiales de medicina china y otras industrias tienen aplicaciones.
4. Desgasificación y desespumación
El desespumante ultrasónico es una aplicación de tratamiento sonoquímico ultrasónico, que utiliza el efecto de "cavitación" de las ondas ultrasónicas en el líquido para descargar las burbujas en el líquido para lograr el propósito de mejorar la calidad de la solución. En comparación con los métodos convencionales, la tecnología antiespumante ultrasónica no requiere antiespumante, tiene una alta eficiencia y poco tiempo. Comparado con otros procesos, no requiere alta temperatura y alta presión, con buena seguridad, operación simple y mantenimiento conveniente. Tiene un amplio espectro y amplia aplicabilidad, y la mayoría de los líquidos se pueden desgasificar y desespumar mediante ondas ultrasónicas. El proceso es simple, no es fácil causar contaminación y la temperatura es baja, lo que es adecuado para el funcionamiento de componentes objetivo sensibles al calor. En comparación con el método convencional, el equipo ultrasónico es simple, el costo de producción es bajo y el beneficio económico integral es notable. Tiene aplicaciones en cosmética, alimentación y otras industrias.
5. Roto
La fragmentación ultrasónica utiliza el principio de que las ondas ultrasónicas se comprimen y expanden rápida y alternativamente cuando encuentran un objeto. Bajo la acción de las ondas ultrasónicas, cuando el material se encuentra en medio ciclo de expansión, el material líquido se expande por medio de burbujas bajo la acción de la presión. Cuando está en el medio ciclo de compresión, la burbuja se contrae. Cuando el cambio de presión es grande y la presión es más baja que la presión baja, se produce un fenómeno de "explosión" en el líquido de la materia prima cuando las burbujas de aire comprimido colapsan bruscamente. Este fenómeno desaparece con los cambios de presión y los desequilibrios de la presión exterior. En el instante en que desaparece el "estallido", el área alrededor del líquido provoca un aumento significativo de presión y temperatura. resultando en fragmentación.
6. Revuelva
Una aplicación importante de la tecnología ultrasónica es dispersar y despolimerizar sólidos en líquidos para lograr el propósito de agitar. La tecnología de agitación ultrasónica se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de alimentos, fabricación de papel, pintura, productos químicos, farmacéuticos, textiles, petróleo, metalurgia y otros campos industriales. El equipo ultrasónico se puede instalar fácilmente en las líneas de producción existentes, lo cual es conveniente para que los fabricantes actualicen el equipo a un costo más bajo.
7. Mezclar y homogeneizar
Cuando estas pequeñas burbujas producidas por la "cavitación" ultrasónica en el líquido colapsan rápidamente, se generan altas temperaturas y altas presiones en las burbujas, y debido a que el líquido alrededor de las burbujas se precipita hacia las burbujas a alta velocidad, se genera un fuerte microchorro. en el líquido cerca de las burbujas. Se forman altas temperaturas locales y alta presión, lo que resulta en el efecto de mezcla y homogeneización. La tecnología de mezcla y homogeneización ultrasónica se ha utilizado ampliamente en el procesamiento de alimentos, la fabricación de papel, los revestimientos, los productos químicos, los productos farmacéuticos, los textiles, el petróleo, la metalurgia y otros campos industriales. Costo de actualizar el equipo.