گاز زدایی و کف زدایی مایعات با استفاده از فراصوت (التراسونیک) یک فرایند بسیار مؤثر است. فراصوت (التراسونیک)  حباب های گاز معلق ریز را از مایع خارج می کند و سطح گاز محلول را کمتر از سطح تعادل طبیعی کاهش می دهد.

 گاز زدایی و کف زدایی مایعات برای بسیاری از اهداف مانند فرآیندهای زیر لازم است:

  • آماده سازی نمونه قبل از اندازه گیری اندازه ذرات برای جلوگیری از خطاهای اندازه گیری
  • گاززدایی روغن و روان کننده قبل از پمپاژ برای کاهش سایش پمپ به دلیل حفره زایی
  • گاززدایی مواد غذایی مایع، مانند آب، سس، برای کاهش رشد میکروبی و افزایش ماندگاری
  • گاززدایی از پلیمرها و لاک ها قبل از استفاده، پخت یا قرار گرفتن در خلأ

هنگام تابش فراصوت به درون مایعات، امواج صوتی که از سطح پرتوی به داخل محیط مایع انتشار می یابند، منجر به چرخه های فشار بالا و فشار کم می شوند که سرعت آن به فرکانس بستگی دارد. در طول چرخه فشار کم، امواج اولتراسونیک می توانند حباب های خلأ کوچک یا حفره هایی را در مایع ایجاد کنند. تعداد زیاد حباب های کوچک، سطح مقطع کلی بزرگی برای حباب ایجاد می کند. حباب ها نیز به خوبی در مایع توزیع می شوند. گاز محلول از طریق سطح وسیع به داخل این حبابهای خلأ مهاجرت می کند و اندازه حباب ها را افزایش می دهد. امواج صوتی از لمس و ادغام حباب های مجاور پشتیبانی می کنند که منجر به رشد سریع حباب ها می شود. امواج فراصوت همچنین به لرزش حباب از سطح دیواره ظرف کمک می کند و حباب های کوچکتر را که در زیر سطح مایع قرار دارند مجبور به بالا آمدن می کنند و گاز حبس شده را به محیط آزاد می کنند. گازگیری از آب با استفاده از پروب التراسونیک شرکت فاپن مدل 1200UPS  در شکل زیر نشان داده شده است.

مهاجرت حباب های هوا را بعد از تابش التراسونیک
(چون زمان تصویر برداری طولانی بوده است
مسیر حرکت حباب ها به صورت خط نشان داده شده است.)

در این آزمایش، یک ظرف شیشه ای از آب تازه شیر آب پر شده است، تابش التراسونیک، حباب های معلق کوچک را مجبور می کند تا با هم ادغام شوند و به سرعت به سمت بالا حرکت کنند.

 روغن متلاطم، حاوی تعداد زیادی حباب معلق یا کف است. به ویژه در خنک کننده ها، این یک مشکل است. در آنجا ، حباب های گاز باعث سایش ناشی از حفره در پمپ ها یا نازل ها می شوند.

فراصوت باعث ایجاد حبابهای خلأ کوچکی در آب پاک و مانده می شود. این حباب ها با گاز محلول پر می شوند که به داخل حباب ها مهاجرت می کنند. در نتیجه حباب ها رشد کرده و به سمت بالا حرکت می کنند. اثر گاززدایی در هر مایع شفاف به خوبی قابل مشاهده است. از آنجا که فراصوت (التراسونیک)  باعث افزایش حباب های معلق کوچک به سطح مایع می شود ، باعث کاهش زمان تماس حباب و مایع نیز می شود. به همین دلیل، محلول مجدد گاز از حباب به مایع را نیز محدود می کند. این مورد برای مایعات با ویسکوزیته بالاتر، مانند روغن یا رزین مورد توجه ویژه ای است. از آنجا که حباب ها باید به سطح مایع بروند ، گاززدایی مافوق صوت در ظرف های با عمق کم به علت کمتر بودن زمان رسیدن حباب ها به سطح سریع تر عمل مب نماید.

اندازه گیری اثرات گاززدایی توسط بازرسی بصری دارای دقت محدودی است. اندازه گیری محتوای گاز روش دقیق تری برای صحبت در مورد بازده گاززدایی مافوق صوت است. مایعات حاوی مقدار مشخصی گاز محلول هستند. غلظت گاز به عواملی مانند دما ، فشار محیط یا هم زدن مایع بستگی دارد. در شرایط ثابت، غلظت گاز به یک تعادل نزدیک می شود. گاززدایی با التراسونیک شرایط را تغییر می دهد، زیرا مایع در معرض حباب های فشار کم و تحریک قرار می گیرد. بنابراین، فراصوت (التراسونیک)  غلظت گاز در مایع را به زیر سطح تعادل کاهش می دهد. هنگامی که فراصوت متوقف می شود و شرایط اولیه دوباره برقرار می شود ، غلظت گاز دوباره به آرامی به سطح تعادل اولیه نزدیک می شود، مگر اینکه مایع در معرض گاز قرار گیرد، به عنوان مثال در یک بطری بسته. از آنجا که حل شدن مجدد گاز در مایع نسبتاً کند است ، پس از فراصوت می توان با مایع کم گاز کار کرد.

مسئله:

 غالباً، امولسیون ها و پراکندگی ها به منظور افزایش پایداری، حاوی مواد فعال کننده سطح هستند. سورفاکتانت ها از تماس و جمع شدن مواد پراکنده در فاز مایع جلوگیری می کنند. بدین منطور، مواد فعال کننده سطح یک لایه در اطراف هر ذره تشکیل می دهند. همین سورفاکتانت ها می توانند حباب های گازی را که در فاز مایع معلق هستند ، کپسوله کنند. چنین حبابهای تثبیت شده می توانند بسیار مقاوم باشند. حبابهای تثبیت شده سورفاکتانت را مصرف می کنند، کیفیت امولسیون یا پراکندگی را کاهش می دهند و می توانند هنگام اندازه گیری اندازه ذرات، خوانش های نامنظمی ایجاد کنند.

راه حل:

به منظور کاهش مشکل حبابهای گاز تثبیت شده ، مایعات باید توسط فراصوت از گاز خارج شوند. قبل از افزودن مرحله پراکندگی ، مانند روغن یا پودر، مایع را صاف کنید تا تعداد حباب های تولید شده کاهش یابد. هنگام مخلوط کردن مواد دیگر، از ایجاد حباب یا گرداب در هنگام هم زدن خودداری کنید. این باعث افزایش سرعت خروج گاز می شود. دی اکسید کربن را مجبور به خارج شدن، کنید.

 گاز زدایی مایعات با استفاده از اولتراسونیک با  استفاده از تنظیمات زیر بهتر کار می کند:

  • دامنه های اولتراسونیک کم تا متوسط ​​را اعمال کنید!
  • از سونوترودهایی با سطح وسیع استفاده کنید، مثلاً سونودرودهایی که به صورت شعاعی ساطع می شوند!
  • یک فشار کم یا خلأ بالاترازسطح مایع ایجاد صدا کنید!
  • مایعات را گرم کنید تا گرانروی آن کاهش یابد!
  • برای جداسازی گاز در حین یا پس از فراصوت از یک ظرف کم عمق استفاده کنید!
  • از تحریک متلاطم جلوگیری کنید تا حباب های گاز به سمت بالا حرکت کنند!
  • گاززدایی التراسونیک را می توان در حالت بچ یا پیوسته استفاده کرد.
  • در صورت استفاده به صورت پیوسته، باید یک لوله ایستاده برای تخلیه گاز نصب شود و از پمپ گاز استفاده شود.

ما خوشحال خواهیم شد که روند تولید شما را با شما بحث کنیم و به شما یک سیستم التراسونیک ارائه دهیم که نیازهای شما را برآورده کند.

دستگاه های پروب التراسونیک (التراسونیک هموژنایزر) شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) سهولت پردازش بالا و مقیاس پذیری خطی ساخته می شود. فرایندها را می توان به راحتی در آزمایشگاه آزمایش و بهینه کرد. پس از آن، تمام نتایج فرآیند را می توان کاملاً خطی تا سطح تولید تجاری مقیاس بندی کرد. این باعث می شود فراصوت یک روش تولید مؤثر و کارآمد برای حجم بالای ورق های گرافن با کیفیت بالا باشد. پردازنده های اولتراسونیک (تابش فراصوت) صنعتی می توانند توان های بسیار بالایی ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی و بصورت مداوم اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر ، پروب  اولتراسونیک (تابش فراصوت) سفارشی در دسترس است. هموژنایزرهای فراصوت (شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن)) با قدرت بالا برای هر مقیاس فرآیندی – از آزمایشگاه تا تولید در دسترس هستند. مقاومت تجهیزات اولتراسونیک (تابش فراصوت) شرکت فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) امکان کار 24/7 در کارهای سنگین و در محیط های سخت را فراهم می کند.