¿Para qué se puede utilizar el equipo ultrasónico sonoquímico?
Cavitación ultrasónica:
Cuando un líquido se trata con ultrasonido de alta intensidad, las ondas de sonido 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 poco tiempo. 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 emulsificación ultrasónica puede controlar el tipo de emulsión, 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 potenciado. 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 combustible, etc.