Úvod:
Silné prasknutí bubliny během procesu ultrazvukové kavitace může vést k extrémní místní teplotě, rychlosti ohřevu/chlazení a tlaku, a tím ke spuštění mnoha sonochemických procesů, včetně výměny esterů (používané pro výrobu bionafty), degradace znečišťujících látek a pasterizace, odsíření ropy a již brzy. Ultrazvukový procesor s vysokofrekvenční amplitudou může provádět jakýkoli rozsah sonochemického ošetření.
Námi dodávaný ultrazvukový procesor s vysokou amplitudou je vhodný pro různé sonochemické aplikace. Dokáže udržovat extrémně vysokou amplitudu ultrazvuku v jakémkoli provozním měřítku, čímž výrazně zlepšuje sonochemický proces a může přímo implementovat laboratorní výsledky ve výrobním prostředí.
Zásada:
V chemii se akustická kavitace týká tvorby, růstu a imploze drobných bublinek. Kavitační bubliny se skládají z kompresních a expanzních cyklů. Kompresní cyklus způsobí, že přetlak v kapalině stlačí molekuly k sobě. Naopak expanzní cyklus způsobí, že podtlak odtáhne molekuly od sebe. Jakmile bubliny rostou velmi rychle, dokud nemohou absorbovat energii ze zvukových vln. V tomto případě se kapalina nalije a bubliny prasknou. Celý proces narušuje přitažlivost molekul v kapalné fázi. Exploze kavitačních bublin je rychlá a tyto drobné bublinky vytvořené během ultrazvukového ošetření zvýší teplotu kapaliny kolem dutiny a vytvoří místní horké body. Oblast je však tak malá, že se teplo rychle rozptýlí. Na druhou stranu při prasknutí bubliny vzniká velmi vysoký tlak, který je přibližně 1000 atmosfér. I když jsou extrémní podmínky velmi omezené, ultrazvukové ošetření může vytvářet extrémní fyzikální a chemické podmínky v kapalinách. To umožňuje použití ultrazvuku při extrakci, drcení a míchání, emulgaci, disperzi a míchání, odpěňování a odplyňování a urychlování reakcí.
Kavitační efekt:
Ultrazvuková sonochemie je způsobena jevem kavitace. Ultrazvuk procházející kapalinou ji neustále stlačuje a roztahuje. Ultrazvuk o vysoké intenzitě poskytuje energii potřebnou k rozptýlení kapalné fáze. Když je dosaženo maximálního tlaku, dochází k prasknutí kapaliny v místech se slabou soudržností. Po této ruptuře se v místě ruptury objevil přetlak a bylo zjištěno, že existují nějaké dutiny. V těchto dutinách plyn rozpuštěný v kapalině po krátké době exploduje ve formě bublin.
Výhody ultrazvukového zařízení:
1. Ve srovnání s konvenčními metodami má ultrazvuková technologie vyšší účinnost a kratší dobu.
2. Ve srovnání s jinými procesy ultrazvuková technologie nevyžaduje vysokou teplotu nebo vysoký tlak, má dobrou bezpečnost, snadno se ovládá a snadno se udržuje.
3. Má široké spektrum a širokou použitelnost a naprostá většina kapalin může být ošetřena ultrazvukem.
4. Ve většině případů má ultrazvukové zařízení méně provozních kroků, jednoduchý proces, není snadné způsobit znečištění a má nižší teploty, takže je vhodné pro provoz součástek terče citlivých na teplo.
5. Ve srovnání s konvenčními metodami je ultrazvukové zařízení jednoduché, má nízké výrobní náklady a významné komplexní ekonomické výhody.
6. Ve srovnání s některými tradičními metodami je ultrazvuková technologie účinnou metodou, která se snadněji obsluhuje a udržuje.
Ultrazvukový procesor:
Pro zpracování kapalin se používají tři typy ultrazvukových procesorů: 500-1000W (experimentální měřítko), 1500 (pilotní měřítko) a 1500-3000W (průmyslové měřítko). Systém může pracovat v průtokovém režimu, což znamená, že celkové množství zpracovávané kapaliny není omezeno.
Aplikace:
Ultrazvukové sonochemické ošetřovací zařízení lze použít pro emulgaci kosmetiky a produktů péče o pleť, farmaceutických mastí, disperze grafenu, inkoustové nátěry, homogenizační ošetření, emulgaci ropy, extrakční zpracování, buňku, drcení balastní vody, úpravu a zrychlenou reakci chemických surovin.
