Что такое ультразвуковая дегазация?

Ультразвуковая дегазация по существу использует «эффект кавитации», возникающий при распространении ультразвуковых волн через жидкость для отделения, агрегирования и удаления газов из жидкости. Его основной процесс можно разделить на три ключевых этапа:

 

Первый этап – образование кавитационных пузырьков. Когда ультразвуковые волны (обычно в диапазоне от 20 кГц до 1 МГц) действуют на жидкость, молекулы жидкости сильно вибрируют под периодическими изменениями давления звуковых волн. В фазе отрицательного давления звуковых волн крошечные поры внутри жидкости (например, скопления молекул растворенного газа или промежутки на поверхности крошечных примесей) быстро расширяются, образуя множество крошечных пузырьков или «кавитационных пузырьков». В фазе положительного давления эти кавитационные пузырьки быстро сжимаются.

 

Второй этап – рост и слияние пузырей. Под непрерывным действием ультразвуковых волн кавитационные пузырьки непрерывно поглощают растворенные газы из окружающей жидкости. Одновременно соседние мелкие пузырьки сталкиваются и сливаются под воздействием звуковых волн, постепенно образуя более крупные пузырьки. В ходе этого процесса растворенный в жидкости газ непрерывно переходит из жидкой фазы в газообразную, осуществляя превращение из «растворенного газа» в «свободный газ».

 

Третий этап – подъем и изгнание пузырьков. По мере увеличения объема пузырька его плавучесть постепенно превышает вязкое сопротивление жидкости, в результате чего пузырь быстро поднимается к поверхности жидкости, в конечном итоге лопается и высвобождает свой внутренний газ, тем самым завершая процесс дегазации. Кроме того, ультразвуковые колебания могут ускорить конвекцию жидкости, дополнительно способствуя миграции и агрегации пузырьков, а также повышая эффективность дегазации.

Основные области применения технологии ультразвуковой дегазации

 

1. Электронная и полупроводниковая промышленность

При производстве полупроводниковых чипов и ЖК-панелей крошечные пузырьки воздуха в основных химических веществах, таких как фоторезист, раствор для травления и проявитель, могут вызвать дефекты в фотолитографических рисунках и неравномерное травление, что серьезно влияет на выход продукции. Ультразвуковая дегазация позволяет быстро удалить растворенные газы и пузырьки воздуха из этих химикатов при комнатной температуре, обеспечивая точность процессов фотолитографии и травления. Кроме того, при очистке электронных компонентов ультразвуковая дегазация улучшает проникновение чистящих растворов, предотвращая прилипание пузырьков воздуха к поверхностям компонентов и влияя на эффективность очистки.

2. Химическая и материальная промышленность

 

При производстве покрытий, чернил и клеев наличие пузырьков воздуха может привести к таким дефектам, как точечные отверстия, кратеры и недостаточный глянец после нанесения покрытия. Ультразвуковая дегазация позволяет быстро удалить внутренние пузырьки воздуха после подготовки покрытия, улучшая выравнивание и эффективность нанесения покрытия. При синтезе полимерных материалов растворенные газы в мономерах или системах полимеризации могут вызывать образование пор внутри полимера, влияя на механические свойства материала; ультразвуковая дегазация эффективно позволяет избежать этой проблемы. Кроме того, при производстве и использовании смазочных и гидравлических масел ультразвуковая дегазация позволяет удалить воздух из масла, предотвращая окисление и порчу, а также уменьшая износ и неисправности оборудования.

3. Пищевая промышленность и промышленность напитков

При производстве фруктовых соков, пива, газированных напитков (этап дегазации) и молочных продуктов растворенные газы могут вызывать окисление и порчу продукта, что приводит к ухудшению вкуса или переливу пены при розливе. Ультразвуковая дегазация позволяет быстро удалить кислород, углекислый газ и другие газы из жидкостей при комнатной температуре, продлевая срок годности продукта и улучшая стабильность вкуса. Например, в процессе концентрирования фруктового сока дегазация может предотвратить изменение цвета и вкуса концентрата из-за окисления; на этапе предварительной-фильтрации при производстве пива дегазация может повысить эффективность фильтрации и обеспечить прозрачность пива.

4. Биофармацевтическая и косметическая промышленность.

Такие материалы, как биологические агенты (например, вакцины, антитела, ферментные препараты), экстракты традиционной китайской медицины и косметические средства (например, кремы для лица, сыворотки), в большинстве случаев чувствительны к теплу-и легко окисляются, что затрудняет адаптацию традиционных методов дегазации. Ультразвуковая дегазация позволяет эффективно удалять газ при низких-температурах, в условиях отсутствия химикатов-, предотвращая денатурацию материала и обеспечивая биологическую активность и эффективность продукта. Например, при производстве вакцин дегазация предотвращает влияние пузырьков воздуха на точность и стабильность дозирования вакцины; в производстве косметики дегазация позволяет избежать пенообразования во время использования продукта, что повышает удобство использования.

5. Лабораторные и исследовательские направления

В химических и биологических экспериментах растворенные газы в реакционной системе могут мешать процессу реакции и влиять на точность экспериментальных результатов. Ультразвуковая дегазация, как метод быстрой и щадящей дегазации, широко используется при предварительной обработке экспериментальных растворов, например, при дегазации образцов хроматографического анализа и дегазации электролитов в электрохимических экспериментах, обеспечивая надежность экспериментальных данных.