Що таке ультразвукова дегазація?

Ультразвукова дегазація по суті використовує «ефект кавітації», який виникає, коли ультразвукові хвилі поширюються крізь рідину для видалення, агрегування та видалення газів із рідини. Його основний процес можна розділити на три ключові етапи:

 

Перший етап - утворення кавітаційних бульбашок. Коли ультразвукові хвилі (зазвичай від 20 кГц до 1 МГц) діють на рідину, молекули рідини сильно вібрують під періодичними змінами тиску звукових хвиль. У фазі негативного тиску звукових хвиль крихітні пори всередині рідини (такі як кластери розчинених молекул газу або прогалини на поверхні крихітних домішок) швидко розширюються, утворюючи численні крихітні бульбашки, або «кавітаційні бульбашки». У фазі позитивного тиску ці кавітаційні бульбашки швидко стискаються.

 

Другий етап - зростання і злиття бульбашок. Під безперервною дією ультразвукових хвиль кавітаційні бульбашки постійно поглинають розчинені гази з навколишньої рідини. Одночасно сусідні дрібні бульбашки стикаються і зливаються під впливом звукових хвиль, поступово утворюючи більші бульбашки. Під час цього процесу газ, розчинений у рідині, безперервно переходить із рідкої фази в газоподібну, здійснюючи перетворення з «розчиненого газу» у «вільний газ».

 

Третій етап - підйом і вигнання бульбашок. У міру збільшення об’єму бульбашки її плавучість поступово перевищує в’язкий опір рідини, змушуючи бульбашку швидко підніматися до поверхні рідини, зрештою лопаючись і вивільняючи свій внутрішній газ, таким чином завершуючи процес дегазації. Крім того, ультразвукові коливання можуть прискорити конвекцію рідини, ще більше сприяючи міграції та агрегації бульбашок, а також підвищуючи ефективність дегазації.

Основні області застосування технології ультразвукової дегазації

 

1. Електроніка та напівпровідникова промисловість

У виробництві напівпровідникових мікросхем і РК-панелей крихітні бульбашки повітря в ключових хімічних речовинах, таких як фоторезист, розчин для травлення та проявник, можуть спричинити дефекти фотолітографічних візерунків і нерівномірне травлення, що серйозно впливає на вихід продукції. Ультразвукова дегазація може швидко видалити розчинені гази та бульбашки повітря з цих хімічних речовин при кімнатній температурі, забезпечуючи точність процесів фотолітографії та травлення. Крім того, при очищенні електронних компонентів ультразвукова дегазація покращує проникнення миючих розчинів, запобігаючи прилипанню бульбашок повітря до поверхонь компонентів і впливаючи на ефективність очищення.

2. Хімічна та матеріалознавча промисловість

 

Під час виробництва покриттів, чорнила та клеїв наявність бульбашок повітря може призвести до таких дефектів, як отвори, кратери та недостатній блиск після нанесення покриття. Ультразвукова дегазація може швидко видалити внутрішні бульбашки повітря після підготовки покриття, покращуючи вирівнювання та ефективність нанесення покриття. Під час синтезу полімерних матеріалів розчинені гази в мономерах або системах полімеризації можуть викликати пори в полімері, впливаючи на механічні властивості матеріалу; Ультразвукова дегазація ефективно дозволяє уникнути цієї проблеми. Крім того, при виробництві та використанні мастила та гідравлічного масла ультразвукова дегазація може видалити повітря з масла, запобігаючи окисленню та погіршенню, а також зменшуючи знос обладнання та несправності.

3. Харчова промисловість та виробництво напоїв

Під час виробництва фруктових соків, пива, газованих напоїв (стадія дегазації) і молочних продуктів розчинені гази можуть спричинити окислення та погіршення продукту, що призведе до поганого смаку або переливання піни під час розливу. Ультразвукова дегазація може швидко видалити кисень, вуглекислий газ та інші гази з рідин при кімнатній температурі, подовжуючи термін придатності продукту та покращуючи стабільність смаку. Наприклад, у процесі концентрування фруктового соку дегазація може запобігти знебарвленню концентрату та зміні смаку внаслідок окислення; на етапі попередньої фільтрації виробництва пива дегазація може покращити ефективність фільтрації та забезпечити прозорість пива.

4. Біофармацевтична та косметична промисловість

Такі матеріали, як біологічні агенти (наприклад, вакцини, антитіла, ферментні препарати), екстракти традиційної китайської медицини та косметика (наприклад, креми для обличчя, сироватки) здебільшого чутливі до тепла-і легко окислюються, що ускладнює адаптацію традиційних методів дегазації. Ультразвукова дегазація може ефективно видаляти газ за низьких-температур,-без хімікатів, запобігаючи денатурації матеріалу та забезпечуючи біологічну активність і ефективність продукту. Наприклад, у виробництві вакцини дегазація запобігає впливу бульбашок повітря на точність і стабільність дозування вакцини; у виробництві косметики дегазація запобігає утворенню піни під час використання продукту, покращуючи досвід користувача.

5. Лабораторія та дослідницькі поля

У хімічних і біологічних експериментах розчинені гази в реакційній системі можуть заважати процесу реакції та впливати на точність експериментальних результатів. Ультразвукова дегазація, як швидкий і щадний метод дегазації, широко використовується в попередній обробці експериментальних розчинів, таких як дегазація зразків хроматографічного аналізу та дегазація електролітів в електрохімічних експериментах, забезпечуючи достовірність експериментальних даних.