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超聲波脫氣和液體消泡

更新時間:2023-10-17      瀏覽次數(shù):4180

 超聲波設(shè)備可以有效的對液體進(jìn)行脫氣和消泡處理。在這種情況下,超聲波從液體中去除小的懸浮氣泡,并將溶解氣體的水平降低到自然平衡水平以下。

液體的脫氣和消泡有許多用途,例如:

  • 樣品制備粒度測量,避免測量誤差。

  • 泵送油和潤滑油脫氣,減少由于空化引起的泵磨損。

  • 對液體食品(如果汁、醬油或葡萄酒)進(jìn)行脫氣,以減少微生物生長并延長保質(zhì)期。

當(dāng)超聲波處理液體時,從輻射表面?zhèn)鞑サ揭后w介質(zhì)的聲波會產(chǎn)生高壓(壓縮)和低壓(稀薄)交替循環(huán),其速率取決于頻率。在低壓循環(huán)期間,高強(qiáng)度的超聲波會在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。大量小氣泡均勻的分布在液體中,產(chǎn)生較多的氣泡表面積。溶解的氣體通過較大的表面積遷移到這些真空(低壓)氣泡中并增加氣泡的尺寸。

聲波支持鄰近氣泡的接觸和合并,從而加速氣泡的生長。聲波也將有助于將氣泡從容器表面脫離,并迫使位于液體表面下方的較小氣泡上升并將夾帶的氣體釋放到環(huán)境中。

進(jìn)行測試

液體的脫氣和消泡過程很容易看到。在新加入自來水的玻璃燒杯中,超聲處理將迫使小的懸浮氣泡聚結(jié)并迅速向上移動。您可以在下面的進(jìn)度圖像中看到此效果。

超聲波自來水消泡試驗(yàn)
超聲波自來水消泡試驗(yàn)

 原油含有大量懸浮氣泡。特別是在冷卻劑中,這是一個問題,因?yàn)闅馀輹龠M(jìn)泵和噴嘴內(nèi)空化的產(chǎn)生,導(dǎo)致磨損。下面的進(jìn)度圖顯示了超聲波消泡效果。

超聲波原油消泡
超聲波原油消泡

 即使將水靜置24小時后,超聲波處理也會在清水中產(chǎn)生氣泡。氣體會遷移到氣泡中,這些氣泡充滿溶解的氣體。因此,氣泡會長大并向上移動。在任何半透明的液體中,脫氣效果都是顯而易見的。

由于超聲波改善了小懸浮氣泡向液體表面的上升,因此也減少了氣泡與液體之間的接觸時間。因此,它也限制了氣體從氣泡到液體的再溶解。這對于高粘度液體特別有意義,如油或樹脂。由于氣泡必須移動到液體表面,如果容器很淺,超聲波脫氣效果更好,因此到表面的時間更短。

氣體的影響因素

流體含有一定量的溶解氣體。 氣體濃度取決于諸如溫度,環(huán)境壓力,液體攪動等因素。 在恒定條件下,氣體濃度將接近平衡。超聲波脫氣將改變條件,因?yàn)橐后w暴露在低壓氣泡和攪拌下。因此,超聲波會使液體中的氣體濃度降低到原來的平衡水平以下。

當(dāng)超聲處理停止并且重新建立初始條件時,氣體濃度將再次緩慢地接近初始平衡水平,除非液體不暴露于任何氣體,例如在一個封閉的瓶子中,否則氣體濃度將再次緩慢地接近初始平衡水平。由于氣體在液體中的再溶解速度較慢,所以可以在超聲處理后使用低氣體液體。

超聲處理時長和氣體濃度關(guān)系圖

乳化和分散脫氣

超聲波脫氣可顯著提高分散體和乳液的質(zhì)量。

存在的問題

乳液和分散體通常含有表面活性劑以增加穩(wěn)定性。表面活性劑將抑制分散材料在液相中的接觸和聚結(jié)或凝聚。為此,表面活性劑將在每個顆粒周圍形成層。同樣表面活性劑也可以包裹懸浮在液相中的氣泡。這種穩(wěn)定的氣泡可以證明是非常穩(wěn)健的。 它會消耗表面活性劑,降低乳液或分散體的質(zhì)量,并且在測量粒徑時會產(chǎn)生不穩(wěn)定的讀數(shù)。

解決方案

為了減少氣泡穩(wěn)定的問題,可以通過超聲處理簡單地對液體進(jìn)行脫氣。在加入分散相(如油或粉末)之,對液體進(jìn)行超聲波處理,直到產(chǎn)生的氣泡數(shù)量減少?;旌掀渌牧蠒r,避免在攪拌時產(chǎn)生新氣泡或渦流,這將迅速增加氣體含量。

檢測二氧化碳

脫氣的效果正被用于含碳酸飲料(如可樂、蘇打水或啤酒)的罐和瓶的泄漏測試。

產(chǎn)品鏈接:超聲波脫氣

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