В чем разница между механическим перемешиванием и технологией ультразвукового диспергирования?

Дисперсия частиц относится к процессу, при котором частицы порошка разделяются и равномерно распределяются по жидкой среде. В зависимости от способа распыления его можно разделить на следующие категории:

Дисперсия при механическом перемешивании: в первую очередь используется механическая энергия, такая как силы сдвига или удара, для диспергирования наночастиц в среде. При приложении механической силы к дисперсной системе происходят физические и химические изменения в веществах системы, а также ряд химических реакций для достижения дисперсии. Однако наличие мелющих тел в процессе измельчения вносит новые примеси и накладывает определенные ограничения на образование субмикронных частиц.

Механическая мешалка – это устройство, обеспечивающее конвекцию и равномерное перемешивание жидкой или газовой среды. Тип, размер и скорость мешалки влияют на распределение мощности перемешивания между общим потоком и пульсацией вихревых токов. Как правило, распределение мощности турбинной мешалки выгодно для вихревых токовых пульсаций, тогда как пропеллерная мешалка выгодна для общего расхода. Для данного типа мешалки при условии равной потребляемой мощности низкоскоростная мешалка большого диаметра в основном потребляет мощность в общем потоке, благоприятствуя макроскопическому перемешиванию. Высокоскоростная мешалка небольшого диаметра в основном потребляет энергию за счет пульсаций вихревых токов, что способствует микроскопическому перемешиванию.

Ультразвуковая дисперсия: распространенный метод диспергирования материалов, в котором используются высокочастотные ультразвуковые волны для диспергирования материалов на мелкие частицы, обеспечивая равномерное смешивание.

Ультразвуковая дисперсия — это процесс, в котором используется механическая вибрация ультразвуковых волн для диспергирования частиц в жидкости. В этом процессе источник ультразвуковых волн генерирует высокочастотные вибрации, которые распространяются через жидкость, создавая сильные механические сдвиговые силы и микропотоки, эффективно распределяя частицы в жидкости.

Одной из причин наличия оборудования ультразвукового диспергирования является возникновение в жидкости растягивающих напряжений, приводящих к локальному образованию отрицательного давления. Снижение давления приводит к тому, что газы, первоначально растворенные в жидкости, перенасыщаются и выходят из жидкости, образуя мелкие пузырьки. Другая причина — мощное растягивающее напряжение, которое «разрывает» жидкость, создавая полость, известную как кавитация.

Крупномасштабное ультразвуковое диспергирование частиц — это новая междисциплинарная область, развивающаяся в последние годы. Дисперсия частиц относится к технологическому процессу разделения и диспергирования частиц порошка в жидкой среде и их равномерному распределению по жидкости. В основном он включает три стадии: смачивание, деагломерацию и стабилизацию дисперсных частиц. Смачивание относится к процессу медленного введения порошка в систему смешивания, образования завихрений и замены воздуха или других примесей, адсорбированных на поверхности порошка, жидкостью. Деагломерация означает диспергирование более крупных агломератов на более мелкие частицы механическими или ультразвуковыми методами. Стабилизация обеспечивает равномерное распределение частиц порошка в жидкости в течение длительного времени. В зависимости от метода диспергирования его можно разделить на физическую дисперсию и химическую дисперсию. Ультразвуковая дисперсия является одним из методов физического диспергирования.

Ультразвуковая дисперсия — это метод, который использует высокочастотные вибрационные волны для диспергирования материалов на мелкие частицы, включая такие аспекты, как эффекты акустического давления, силы сдвига, тепловые эффекты и свойства материала. Путем выбора соответствующих ультразвуковых параметров и условий обработки можно добиться эффективного и равномерного смешивания и диспергирования материала.

Ультразвуковая дисперсия обычно используется при приготовлении наночастиц, эмульсий, суспензий и т. д. По сравнению с традиционными методами механического перемешивания технология ультразвуковой дисперсии предлагает такие преимущества, как превосходная эффективность дисперсии, быстрая работа, простота использования и узкое распределение частиц по размерам. Ультразвуковая дисперсия широко применяется в производстве твердых частиц, биомедицине, химической промышленности, пищевой промышленности и других областях.

Подготовка наночастиц: Ультразвуковая дисперсия широко используется для приготовления наночастиц путем диспергирования частиц порошка в наночастицы с использованием механического воздействия ультразвуковых волн, для производства наноматериалов и нанокомпозитов.

Биомедицинское применение: при приготовлении фармацевтических препаратов ультразвуковое диспергирование можно использовать для создания носителей нанолекарств для повышения биологической доступности и эффективности лекарств.

Пищевая промышленность: ультразвуковое диспергирование используется в пищевой промышленности для процессов эмульгирования, суспензирования, гомогенизации, а также при производстве эмульсий, йогуртов, соков и т. д.

Химическая промышленность: в таких отраслях, как производство покрытий, чернил, пигментов, ультразвуковое диспергирование используется для гомогенизации и диспергирования частиц пигмента.

Синтез наноматериалов: ультразвуковая дисперсия используется для синтеза наноматериалов, таких как наночастицы, нановолокна и т. д.

Приготовление эмульсий и эмульгаторов: Ультразвуковое диспергирование используется для приготовления стабильных эмульсий и эмульгаторов, широко применяемых в пищевой, косметической, фармацевтической промышленности и т. д.

Топливные элементы: ультразвуковое диспергирование используется для подготовки ключевых материалов для топливных элементов, таких как катализаторы и электролитные мембраны.

Загрузка лекарств наночастицами: ультразвуковая дисперсия используется для создания систем доставки нанолекарств, где наночастицы переносят лекарства для адресной доставки лекарств.