nition超聲波均質機的原理及運用分析

發布日期：2021-11-15      瀏覽次數：780

nition超聲波均質機的原理及運用分析

nition超聲波均質機的工作原理



超高速均(jun)質(zhi)(zhi)機是根據威(wei)廉姆斯博士的(de)原理(li)，進(jin)行從高速分散到(dao)粉碎再到(dao)均(jun)質(zhi)(zhi)等一系列均(jun)質(zhi)(zhi)過程(cheng)的(de)系統。

發電機(ji)（軸的(de)前端）由(you)固定(ding)的(de)外(wai)葉片(pian)和旋轉(zhuan)的(de)內(nei)葉片(pian)組成。當內(nei)葉片(pian)在液體(ti)(ti)中高(gao)速旋轉(zhuan)時(shi)，發電機(ji)內(nei)的(de)液體(ti)(ti)在離(li)心力的(de)作(zuo)用下，從(cong)外(wai)葉片(pian)上開(kai)的(de)窗口(kou)劇烈地徑向噴出。同(tong)時(shi)，液體(ti)(ti)進入發生(sheng)器，整個容器內(nei)發生(sheng)強(qiang)對流。樣品(pin)進入這種對流，在內(nei)刀(dao)片(pian)的(de)前端被粗粉(fen)碎(sui)，在通過外(wai)刀(dao)片(pian)的(de)窗口(kou)從(cong)內(nei)刀(dao)片(pian)排出之前，在內(nei)刀(dao)片(pian)和外(wai)刀(dao)片(pian)之間被細(xi)粉(fen)碎(sui)，并進一(yi)步高(gao)速旋轉(zhuan). 粉(fen)碎(sui)和均化是通過內(nei)外(wai)刀(dao)片(pian)的(de)窗口(kou)之間發生(sheng)的(de)超聲波(bo)和高(gao)頻的(de)作(zuo)用進行(xing)的(de)。

<高速分散(san)/混合> 隨(sui)著內(nei)(nei)葉(xie)片的旋轉，液(ye)體從下方被吸(xi)入發(fa)生(sheng)器，并從窗(chuang)口猛(meng)烈噴出，引起(qi)容(rong)器內(nei)(nei)的液(ye)體對流。	<壓碎> 大塊被(bei)外刀片(pian)和(he)內刀片(pian)的前(qian)端(duan)壓碎。	<粉碎> 可以進入內(nei)(nei)刀片間隙的小塊被發生器窗口(kou)和(he)旋轉的內(nei)(nei)刀片的側面粉碎。	<極度粉碎和均質化> 由于高(gao)頻和(he)超(chao)聲波的作用，在內刀片和(he)高(gao)速(su)旋轉的窗口之間發生威廉效應，并進(jin)行進(jin)一步的粉(fen)碎和(he)均質化(hua)。

均質器 Hiscotron 使用示例

使用微泡生成甲烷水合物

作(zuo)為(wei)使(shi)用均(jun)化器的(de)研(yan)究的(de)例(li)子，我們(men)想介紹一(yi)下(xia)由產業技術綜合(he)研(yan)究所(suo)（AIST）的(de)甲(jia)烷水合(he)物(wu)研(yan)究中(zhong)心發表的(de)題(ti)為(wei)“使(shi)用微氣(qi)泡生成甲(jia)烷水合(he)物(wu)"的(de)研(yan)究報告。

測試方法





通過改進均質

圖1 微泡發生器：透明容器內的部分是攪拌器部分，是一種改良型均質器。

　均(jun)(jun)質機(ji)在從食(shi)品(pin)加工(gong)到(dao)物理(li)和(he)化學(xue)的(de)廣泛領域都可(ke)以(yi)(yi)(yi)買到(dao)。我(wo)們考慮利用以(yi)(yi)(yi)下特性(xing)來產(chan)生(sheng)微(wei)氣(qi)泡(pao) 此外(wai)，考慮到(dao)MH產(chan)生(sheng)在壓力條件下微(wei)氣(qi)泡(pao)的(de)產(chan)生(sheng)，我(wo)們使(shi)用了Microtech的(de)均(jun)(jun)質器(qi)(qi)作(zuo)為(wei)混合(he)(he)型均(jun)(jun)質器(qi)(qi)，它(ta)可(ke)以(yi)(yi)(yi)存儲在壓力容器(qi)(qi)中，并且(qie)可(ke)以(yi)(yi)(yi)將驅動電機(ji)和(he)攪拌(ban)器(qi)(qi)分(fen)開。為(wei)研(yan)究改良(liang)均(jun)(jun)質機(ji)攪拌(ban)器(qi)(qi)的(de)氣(qi)泡(pao)產(chan)生(sheng)效果，分(fen)別在THF（四氫呋喃）水(shui)(shui)溶液(ye)A（溫度278K，濃度小于0.1wt%）和(he)水(shui)(shui)溶液(ye)B（溫度274.1K，大氣(qi)壓下濃度為(wei)1.5wt％。攪拌(ban)氣(qi)體，使(shi)用光學(xue)粒子計(ji)數器(qi)(qi)測量產(chan)生(sheng)的(de)微(wei)細氣(qi)泡(pao)（水(shui)(shui)溶液(ye)A）和(he)Xe/THF混合(he)(he)水(shui)(shui)合(he)(he)物（水(shui)(shui)溶液(ye)B）的(de)粒徑分(fen)布。

測試結果和討論


微泡的產生

圖 3 改進的均質器攪拌器產生的微氣泡 上圖 ：氣泡產生前下圖 ：微氣泡產生

　圖 3 顯(xian)(xian)示了(le)(le)當空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)被(bei)自然吸入改(gai)進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)均質攪(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)時氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)是(shi)如何產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。與氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)產(chan)(chan)生(sheng)前（上圖）相比，在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)產(chan)(chan)生(sheng)過程中（下(xia)圖），可(ke)以看到細小的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)以白(bai)色帶(dai)狀(zhuang)從攪(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)縫隙中噴出。圖 4.1 和(he)(he) 4.2 顯(xian)(xian)示了(le)(le)該攪(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)(jing)分布，使用(yong) THF 水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液和(he)(he)氙(xian)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)測試結果。在(zai)(zai)THF水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液A（濃(nong)度(du)(du)小于0.1wt%，278K）中，在(zai)(zai)蒸餾水(shui)(shui)(shui)(shui)中加入少量THF，僅產(chan)(chan)生(sheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)，沒(mei)有(you)形成水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)，粒徑(jing)(jing)在(zai)(zai)38um~50um左右，比較(jiao)突(tu)出，并(bing)產(chan)(chan)生(sheng)微氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)。在(zai)(zai) THF 水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液 B（濃(nong)度(du)(du) 1.5 wt%，274.1K）中，生(sheng)成氙(xian)和(he)(he) THF 的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)。在(zai)(zai)圖 4.2 的(de)(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)(jing)分布中，與圖 4.1 一(yi)樣，在(zai)(zai)附近有(you)一(yi)個峰10 µm 至(zhi) 14 µm 和(he)(he) 30 µm 的(de)(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)(jing)。約 38 微米的(de)(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)(jing)也(ye)很(hen)出色。由此可(ke)知(zhi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液A的(de)(de)(de)(de)(de)微氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液B的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)粒徑(jing)(jing)分布中的(de)(de)(de)(de)(de)主導粒徑(jing)(jing)分布傾向相似(si)，水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)是(shi)從微氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)。 . Takahashi 等人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)實驗結果也(ye)觀察到類似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，通過與循環(huan)泵和(he)(he)特殊(shu)噴嘴(zui)的(de)(de)(de)(de)(de)微氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)生(sheng)產(chan)(chan)結果的(de)(de)(de)(de)(de)比較(jiao)，也(ye)證實了(le)(le)改(gai)進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)均質攪(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)細水(shui)(shui)(shui)(shui)合物(wu)(wu)方面的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效性。 .

圖 4.1 Xe 微泡 　（THF 水溶液 A：0.1wt%，278K）： 　上圖：氣泡產生下圖 　：粒徑分布	圖 4.2 Xe/THF 水合物 　（THF 水溶液 B：1.5wt%?274.1K）： 　上：水合物溶液下 　：粒徑分布