Диспергирование

Тонкое и сверхтонкое измельчение веществ при помощи ультразвуковых колебаний называется ультразвуковым диспергированием. Образование золя происходит под воздействием ультразвуковых колебаний с частотой выше 20 кГц. Этот метод намного эффективнее традиционного механического способа.

Принцип действия ультразвукового диспергирования

Дисперсные взвеси в жидких средах образуются благодаря колебательным движениям частиц под воздействием звуковых волн. Требуется определенный режим воздействия. Повторяющиеся упругие движения приводят к измельчению и смешиванию взвешенных частиц. Возникает кумулятивный эффект.

Неизменной частью процесса является инерционная кавитация – образование и схлопывание мелких полостей (пузырьков) с последующим высвобождением энергии в виде кумулятивных струй. В результате циклически образуются микротечения, которые провоцируют локальный нагрев, ускоряют протекание химических и физических изменений среды.

Таким образом, главное назначение диспергирования заключается в том, чтобы создать однородные и высокодисперсные порошки, которые зачастую сложно или невозможно создать существующими в настоящее время способами (механический, электрический, химический, термический). Отличительная особенность диспергирования ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности это "выглаженная" поверхность, полученного порошка.

При этом удается получать самые маленькие (средний размер - микроны и доли микрон), однородные и химически чистые смеси (суспензии – твердых частиц в жидкостях). Процесс осуществляется при воздействии ультразвукового поля на агрегаты и скопления частиц, связанных между собой силами слипания или спекания.

Главное достоинство заключается в более быстром уменьшении дисперсности (на несколько порядков), чем при традиционном механическом измельчении. Ключевые механизмы это ударные волны и кумулятивные струи, возникающие на поверхности частичек и распространяющиеся по трещинам и границам соединения агломератов.

Особенности УЗ диспергирования

Факторы, влияющие на процесс диспергирования:

1. Механические свойства и структура обрабатываемого материала, состояние его поверхности, геометрическая форма (чем выше твердость, тем труднее разрушается материал).
2. Жидкость, в которой происходит процесс, ее физико-механические и химические свойства (акустическое сопротивление, вязкость, кавитационная прочность и т. д.).
3. Скорость потоков рабочей жидкости в объеме. В процессе диспергирования, в основном, участвуют крупные частицы, а образующиеся при обкалывании мелкие частицы отталкиваются кавитационными или пульсирующими пузырьками, скапливаются и начинают затруднять процесс диспергирования. Поэтому необходимо интенсивное перемешивание.
4. Соотношение между статическим и звуковым давлением в обрабатываемом объеме; рекомендуемое избыточное давление в обрабатываемом объеме не должно превышать 2-3 атм.
5. Температура обрабатываемой среды; например, в воде при нормальных условиях максимальное количество кавитационных пузырьков образуется при 40-60ºС.
6. Частота ультразвукового воздействия; чем выше, частота, тем больше количество энергии, запасаемое в кавитационном пузырьке. Но для обеспечения того же эффекта (или той же интенсивности воздействия) при увеличении частоты в два раза необходимо увеличить мощность в четыре раза. Увеличение мощности в ряде случаев не представляется возможным.
7. Интенсивность ультразвукового давления; должна быть не менее 5-7 Вт/см2, однако увеличение интенсивности свыше 25-30 Вт/см2 препятствует выходу акустической энергии и снижает эффективность диспергирования.
8. Время ультразвукового воздействия; чем дольше время воздействия, тем лучше идет диспергирование.

Вопросы ультразвукового диспергирования раскрыты в монографии "Ультразвук. Аппараты и технологии"
В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, С.С. Хмелев, С.Н. Цыганок

Отрасли применения

Акустическое диспергирование широко применяется в медицине, фармацевтике, пищевой и других отраслях промышленности. Так получают высокодисперсные, однородные и химически чистые смеси.

В фармацевтической и косметической отраслях диспергаторы служат для создания растворов, эмульсий и суспензий. Полученные таким образом лекарственные препараты, мази, кремы, масла обладают приятной консистенцией. Их изготовление занимает гораздо меньше времени по сравнению с альтернативными способами. Попутно происходит стерилизация, уничтожение микроорганизмов.

Медицина широко использует ультразвуковые аппараты при подготовке проб для исследований и анализа.

В сельском хозяйстве пьезоэлектрические колебательные системы настраиваются на предпосевную обработку семян, ускорение биохимических процессов, почвоведение.

Лакокрасочная промышленность, пищевое производство и другие отрасли активно применяют технологии диспергирования вещества в жидких средах. Создание однородных вязких субстанций повышает качество продукции.

Высокоамплитудная очистка деталей, особенно каналов, от загрязнений позволяет продлить сроки эксплуатации топливных установок, автомобильных двигателей.

Применение ультразвукового диспергирования в производстве снижает трудоемкость процессов, повышает экономическую эффективность.

Почему стоит купить ультразвуковой диспергатор у нас?

«Центр ультразвуковых технологий» обладает обширной исследовательской базой и налаженным процессом производства УЗ аппаратов. Работа с нами дает клиентам ряд несомненных преимуществ:

• покупка аппаратов по цене производителя без посредников;
• гарантию качества и пост гарантийное обслуживание;
• индивидуальный подход к каждому клиенту.

Наша компания предлагает широкий спектр ультразвуковых аппаратов и принадлежностей к ним для ультразвукового диспергирования различных материалов (нанотрубки, уголь, волостанид, оксид алюминия, целлюлоза и т.д.) При оптовой закупке действуют скидки. Поставки производятся во все регионы РФ.