Šta je ultrazvučno degaziranje?

Ultrazvučno otplinjavanje u suštini koristi "efekat kavitacije" koji nastaje kada se ultrazvučni talasi šire kroz tečnost kako bi skinuli, agregirali i izbacili gasove iz tečnosti. Njegov osnovni proces može se podijeliti u tri ključne faze:

 

Prva faza je formiranje kavitacionih mjehurića. Kada ultrazvučni talasi (obično između 20kHz i 1MHz) deluju na tečnost, molekuli tečnosti snažno vibriraju pod periodičnim promenama pritiska zvučnih talasa. U fazi negativnog pritiska zvučnih talasa, sićušne pore unutar tečnosti (kao što su nakupine rastvorenih molekula gasa ili praznine na površini sitnih nečistoća) brzo se šire, formirajući brojne sitne mehuriće ili "kavitacione mehuriće". U fazi pozitivnog pritiska, ovi kavitacioni mjehurići se brzo sabijaju.

 

Druga faza je rast i spajanje mjehurića. Pod kontinuiranim djelovanjem ultrazvučnih valova, kavitacijski mjehurići kontinuirano apsorbiraju otopljene plinove iz okolne tekućine. Istovremeno, susedni mali mehurići se sudaraju i spajaju pod nagonom zvučnih talasa, postepeno formirajući veće mehuriće. Tokom ovog procesa, gas rastvoren u tečnosti kontinuirano prelazi iz tečne faze u gasovitu fazu, realizujući transformaciju iz "otopljenog gasa" u "slobodni gas".

 

Treća faza je podizanje i izbacivanje mehurića. Kako se volumen mjehurića povećava, njegova uzgona postupno premašuje viskoznu otpornost tečnosti, uzrokujući da se mjehur brzo podiže na površinu tečnosti, na kraju puca i ispušta svoj unutrašnji plin, čime se dovršava proces otplinjavanja. Nadalje, ultrazvučne vibracije mogu ubrzati konvekciju tekućine, dodatno promovirajući migraciju mjehurića i agregaciju, te poboljšavajući efikasnost otplinjavanja.

Glavna područja primjene tehnologije ultrazvučnog otplinjavanja

 

1. Elektronska i poluprovodnička industrija

U proizvodnji poluprovodničkih čipova i proizvodnji LCD panela, sićušni mjehurići zraka u ključnim kemikalijama kao što su fotorezist, otopina za jetkanje i razvijač mogu uzrokovati defekte u fotolitografskim uzorcima i neravnomjerno jetkanje, ozbiljno utječući na prinos proizvoda. Ultrazvučno otplinjavanje može brzo ukloniti otopljene plinove i mjehuriće zraka iz ovih kemikalija na sobnoj temperaturi, osiguravajući preciznost procesa fotolitografije i jetkanja. Nadalje, u čišćenju elektronskih komponenti, ultrazvučno otplinjavanje poboljšava prodiranje rastvora za čišćenje, sprečavajući da se mjehurići zraka prianjaju na površine komponenti i utječu na efikasnost čišćenja.

2. Hemijska industrija i industrija materijala

 

U proizvodnji premaza, mastila i ljepila, prisustvo mjehurića zraka može dovesti do nedostataka kao što su rupice, krateri i nedovoljan sjaj nakon premaza. Ultrazvučno otplinjavanje može brzo ukloniti unutrašnje mjehuriće zraka nakon pripreme premaza, poboljšavajući izravnavanje i performanse nanošenja premaza. U sintezi polimernih materijala, rastvoreni gasovi u monomerima ili polimerizacionim sistemima mogu izazvati pore unutar polimera, utičući na mehanička svojstva materijala; ultrazvučno otplinjavanje efikasno izbjegava ovaj problem. Nadalje, u proizvodnji i korištenju ulja za podmazivanje i hidrauličkog ulja, ultrazvučno otplinjavanje može ukloniti zrak iz ulja, sprječavajući oksidaciju i propadanje te smanjujući habanje opreme i kvarove.

3. Industrija hrane i pića

U proizvodnji voćnih sokova, piva, gaziranih pića (faza otplinjavanja) i mliječnih proizvoda, otopljeni plinovi mogu uzrokovati oksidaciju i propadanje proizvoda, što rezultira lošim okusom ili prelivanjem pjene tokom flaširanja. Ultrazvučno otplinjavanje može brzo ukloniti kisik, ugljični dioksid i druge plinove iz tekućina na sobnoj temperaturi, produžavajući vijek trajanja proizvoda i poboljšavajući stabilnost okusa. Na primjer, u procesu koncentriranja voćnog soka, otplinjavanje može spriječiti promjenu boje koncentrata i promjenu okusa zbog oksidacije; u fazi pre-filtracije u proizvodnji piva, otplinjavanje može poboljšati efikasnost filtracije i osigurati bistrinu piva.

4. Biofarmaceutska i kozmetička industrija

Materijali kao što su biološki agensi (npr. vakcine, antitijela, enzimski preparati), ekstrakti tradicionalne kineske medicine i kozmetika (npr. kreme za lice, serumi) su uglavnom osjetljivi na toplinu-i lako se oksidiraju, što otežava prilagođavanje tradicionalnih metoda otplinjavanja. Ultrazvučno otplinjavanje može efikasno ukloniti gas pod niskim-temperaturama, bez hemikalija-uvjetima, sprječavajući denaturaciju materijala i osiguravajući biološku aktivnost i efikasnost proizvoda. Na primjer, u proizvodnji vakcine, otplinjavanje sprječava da mjehurići zraka utječu na tačnost i stabilnost doziranja vakcine; u proizvodnji kozmetike, otplinjavanjem se izbjegava stvaranje pjene tokom upotrebe proizvoda, poboljšavajući korisničko iskustvo.

5. Laboratorijska i istraživačka polja

U hemijskim i biološkim eksperimentima, rastvoreni gasovi u reakcionom sistemu mogu da ometaju proces reakcije i utiču na tačnost eksperimentalnih rezultata. Ultrazvučno otplinjavanje, kao brza i nježna metoda otplinjavanja, ima široku primjenu u prethodnoj obradi eksperimentalnih otopina, kao što su uzorci za hromatografsku analizu za otplinjavanje i elektroliti za otplinjavanje u elektrohemijskim eksperimentima, čime se osigurava pouzdanost eksperimentalnih podataka.