Какое оборудование может диспергировать порошок диоксида кремния?

Какая машина может рассеивать порошок диоксида кремния?

Из-за своей высокой поверхностной энергии, диоксид титана (TiO2) порошок легко образует стабильные агрегаты через силы ван дер Ваальса и водородные связи (особенно наноразмерный TiO2).Непосредственное использование может уменьшить его оптический, каталитические и скрывающие свойства, требующие эффективной дисперсии с помощью научных методов.Ниже систематически представлены диоксид титана в виде порошковых дисперсионных растворов с четырех точек зрения.: основные принципы дисперсии, специфические методы дисперсии (включая операционные детали), ключевые факторы влияния и адаптация сценариев применения.

1Основные принципы дисперсии
Суть дисперсии диоксида титана заключается в "разрыве агрегатов для стабилизации рассеянных частиц", требующих одновременного решения двух ключевых вопросов:

Нарушение структуры агломератов: для преодоления взаимодействия между частицами используются физические или химические методы (силы ван дер Ваальса, водородные связи,и электростатическое притяжение) для разделения микрономасштабных агрегатов на первичные частицы.

Супрессия вторичной агломерации: модификация поверхности или добавление диспергентов создает "стерический барьер" или "слой электростатического отталкивания" на поверхности первичных частиц.предотвращение повторного адсорбирования и агломерации рассеянных частиц.

Вы знаете, какая машина может рассеять порошок диоксида кремния?

Ультразвуковая дисперсия - это физический процесс, использующий высокочастотную энергию звуковых волн (обычно в диапазоне частот 20-100 кГц,за пределами диапазона человеческого слуха) для расщепления агломератов материала и достижения равномерной дисперсии частиц или молекулОсновным принципом является "эффект кавитации", генерируемый звуковыми волнами в жидкой среде.разрушение сил, связывающих агрегаты (таких как силы ван дер Ваальса и водородные связи), в конечном счете образуя стабильную, равномерную дисперсию.

1Основной принцип: эффект кавитации
Суть ультразвуковой дисперсии заключается в применении "эффекта кавитации", процесса, который может быть разделен на три этапа и является основной движущей силой дисперсии:

Образование кавитационных пузырей: когда высокочастотные звуковые волны распространяются через жидкость, они периодически создают "зоны сжатия" и "зоны редкости"." В зоне редкости (где давление внезапно падает), крошечные пузырьки (или растворенные газы) в жидкости быстро расширяются, образуя невидимые "пузырьки кавитации".

Крах кавитационного пузыря: когда звуковая волна распространяется в зону сжатия (где давление внезапно повышается),расширяющиеся кавитационные пузырьки резко разрушаются в течение очень короткого времени (порядка микросекунд), генерирующие локализованные высокие температуры (до 5000K), высокие давления (до 1000atm) и интенсивные микрореакции (с скоростью потока до 100 м/с).

Дисперсия: микроджеты коллапса кавитационных пузырьков оказывают сильное воздействие и силовые сдвиги на окружающие агломерированные частицы,непосредственно разрушая структуру агломерации между частицамиКроме того, высокая температура и высокое давление ослабляют межмолекулярные силы, что способствует достижению равномерной дисперсии на молекулярном уровне.Ключевые элементы ультразвуковой дисперсии
Для достижения эффективной ультразвуковой дисперсии необходимо контролировать следующие четыре ключевых элемента: различные комбинации параметров напрямую влияют на эффект дисперсии:

Категория элементов Ключевой параметр Влияние на дисперсию
Ультразвуковая частота системы (20kHz-100kHz) Низкая частота (20-40kHz): энергия коллапса кавитационного пузыря сильнее, подходит для диспергирования грубых частиц (например, микроновых частиц);Высокая частота (>40 кГц): генерация энергии лучше подходит для наночастиц или чувствительных систем (например, биомолекул).

Плотность мощности (W/cm2) Слишком низкая мощность: неэффективна при расщеплении агломератов; слишком высокая мощность: может вызвать вторичную агломерацию (локальное перегрев) или среднее брызгивание.Плотность мощности должна регулироваться в соответствии с системой дисперсии..
Средняя вязкость дисперсии и поверхностное напряжение: Средства с низкой вязкостью и низким поверхностным напряжением (например, вода и этанол) более подвержены кавитации и имеют более высокую эффективность дисперсии.Средства высокой вязкости (eХимические свойства (полярные/неполярные): среда должна иметь хорошую совместимость с диспергированной фазой (например,частицы) для предотвращения реагломерации из-за гидрофобно-гидрофильного отталкивания (для содействия могут быть добавлены диспергенты).

Дисперсионная фаза: Размер частиц/морфология: микроновые блочные частицы требуют большей кавитационной энергии; наноразмерные сферические частицы легче рассеиваются,но мощность должна контролироваться, чтобы предотвратить реагломерацию и резорбцию.

Первоначальная агломерация: чем тяжелее первоначальная агломерация (например, твердые агломераты),чем дольше время диспергирования или более подходящий метод диспергирования (грубое дробление с последующим мелким диспергированием);.
Условия работы: Время диспергирования: Слишком короткое: Неполная диспергия; слишком длинное время: Может вызвать абразию частиц или повышение средней температуры (требует охлаждения и контроля температуры).

Температура/давление: высокие температуры снижают стабильность кавитационных пузырей (снижают энергию коллапса); высокое давление препятствует образованию кавитационных пузырей.Работа обычно выполняется при атмосферном давленииIII. Преимущества и ограничения ультразвуковой дисперсии

1Основные преимущества
Высокая эффективность дисперсии: по сравнению с традиционным механическим перемешиванием (которое основывается на макроскопических силах сдвига), ультразвуковая микрофлюидика может действовать на наномасштабные агрегаты,что приводит к более тщательной дисперсии и сокращению времени (обычно от нескольких минут до десятков минут).
Широкая системная применимость: может использоваться в жидкости-твердой (например, диспергирование наночастиц в воде), жидкости-жидкости (например, приготовление эмульсий, таких как эмульсии масла-воды) и даже жидкости-газа (например,., приготовления растворенного воздуха в воде).

Отсутствие механического загрязнения: процесс диспергирования основан на акустической энергии и не требует вращающихся частей (например, агитаторов).Это позволяет избежать загрязнения нечистотами, вызванными механическим износом, что делает его подходящим для систем высокой чистоты (например, полупроводниковых материалов и фармацевтических препаратов).

Гибкая эксплуатация: оборудование может быть миниатюризированным (тип лабораторного зонда) или промышленным (тип трубопровода), и параметры (частота,мощность) может регулироваться в режиме реального времени для удовлетворения потребностей различных сценариев2. Основные ограничения
Высокая потеря энергии: высокочастотные звуковые волны быстро ослабевают в среде с высокой вязкостью, что требует большей мощности для поддержания эффекта кавитации, что приводит к высокому потреблению энергии.

Риск локального перегрева: если высокие температуры, вызванные распадом кавитационных пузырей, не могут быть быстро рассеяны,могут вызывать денатурацию или разложение теплочувствительных веществ (например, белков и полимеров).

Высокая стоимость оборудования:Производственные и технические затраты на оборудование для ультразвуковой дисперсии промышленного класса (например, высокомощные резервуарные ультразвуковые машины) выше, чем у традиционного смесительного оборудования.

Селективность частиц: эффект дисперсии может быть ограничен для частиц с высокой твердостью и плотностью (например, металлических порошков),требующие использования других методов (например, фрезирование шариками в сочетании с ультразвуковым). IV. Типичные сценарии применения
Благодаря высокой эффективности, без загрязнения и точной производительности ультразвуковая дисперсия широко используется в различных областях:

Наука о материалах: Приготовление наноматериалов (например, диспергирование графена в смолы для создания проводящих композитов, диспергирование нано-титанового диоксида в покрытия для повышения антибактериальных свойств);

Биомедицина: Фармацевтический препарат (например, диспергирование слаборастворимых частиц лекарственного средства в наноссуспензии для улучшения абсорбции),Дисперсия клеток (содействует экстракции внутриклеточных белков/нуклеиновых кислот), по существу "дисперсия на клеточном уровне");
Покрытия и чернила: Дисперсия пигмента (например, дисперсия черного углерода и диоксида титана в смолы для предотвращения деламинирования покрытия и улучшения однородности цвета);

Продовольственная промышленность: Приготовление эмульсий (например, диспергирование наноразмера сливочного масла в молоко для улучшения вкуса или приготовление стабильных пробиотических эмульсий для продления срока годности);
Управление окружающей средой: очистка сточных вод (рассеивание частиц флокулянтов в наномасштабе для увеличения площади контакта с загрязняющими веществами и улучшения флокуляции);

Электронная промышленность: Подготовка полупроводниковой пасты (например, диспергирование наночастиц серебра в органические носители для проводящей пасты чипа для обеспечения равномерной проводимости).

В зависимости от сценария применения ультразвуковое дисперсионное оборудование в основном подразделяется на две категории:

Ультразвуковые дисперсоры типа зонда (погружение): они основаны на ультразвуковом зонде (изготовленном из титанового сплава, передающем звуковые волны), который непосредственно погружен в дисперсионную систему,Концентрировать энергию и сделать их подходящими для небольших лабораторных партий образцов (e.g., 10mL-1L) или системы высокой вязкости.

Ультразвуковые дисперсоры (не погружающие): Ультразвуковой преобразователь установлен на стенке реакционного резервуара, передавая звуковые волны через стенку резервуара в среду.Эти диспергеры подходят для промышленного непрерывного производства ((например, обработки на сборочной линии, с одноразовым объемом обработки до сотен литров), не изнашиваются с помощью зондов и легко очищаются.

Подводя итог, ультразвуковая дисперсия - это технология тонкой дисперсии, основанная на эффекте кавитации.которые трудно решить традиционными методамиОн стал незаменимым ключевым процессом в материаловой, фармацевтической и пищевой промышленности.