Vermikulit kukuni uchun ultrasonik dispersiya texnologiyasini qo'llash

Vermikulit kukuni uchun ultratovushli dispersiya texnologiyasini qo'llash

 

Suvli tizimlarda vermikulit kukuni dispersiyasining bir xilligi yakuniy mahsulotning ishlashi va sifatini bevosita aniqlaydi. Shu bilan birga, ultra nozik vermikulit kukuni katta o'ziga xos sirt maydoni va yuqori sirt energiyasiga ega bo'lib, van der Waals kuchlari va elektrostatik o'zaro ta'sirlar tufayli aglomeratsiya va cho'kindilarga moyil bo'ladi. Mexanik aralashtirish va past tezlikda kesish kabi an'anaviy dispersiya usullari qattiq yig'ilgan strukturani buzish uchun etarli emas, bu notekis dispersiyaga, qattiq qatlamlanishga va suspenziya barqarorligiga olib keladi, bu esa vermikulit kukunining yuqori darajali suvli materiallarda keng qo'llanilishini sezilarli darajada cheklaydi. Ultrasonik gomogenizatorlar o'zlarining noyob boshqariladigan akustik kavitatsiya effekti, yuqori{5}}chastotali mikro-qirqish va aniq energiya chiqishi xususiyatlariga ega bo'lib, kukun aglomeratsiyasini samarali ravishda parchalashi va vermikulitning qatlamli strukturasini muloyimlik bilan tozalashi, nozik, bir xil va barqaror dispersiyali homogen kukunli kukunli eritmasiga erishishi mumkin. Bu uni suvli vermikulit dispersiyasi muammosini hal qilish uchun asosiy nozik ishlov berish qurilmasiga aylantiradi.

I. Vermikulit kukunini suvli eritmalarda tarqatishdagi qiyinchiliklarni tahlil qilish.
Vermikulit odatdagi ikki o'lchovli qatlamli kristall tuzilishga ega, qatlamlar orasidagi almashinadigan kationlar va kristallanish suvi mavjud. Juda nozik maydalangan vermikulit kukuni kichik zarracha hajmiga va kuchli sirt faolligiga ega bo'lib, uni toza suv tizimlarida tarqatishda bir qancha texnik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Birinchidan, vermikulit kukuni hidrofilik, ammo aglomeratsiyaga moyil. Kichik zarrachalar suvli eritmalarda o'z-o'zidan yig'ilib, ikkilamchi va uchinchi darajali aglomeratlarni hosil qiladi. An'anaviy mexanik kuchlar faqat bo'shashgan sirt aglomeratlarini parchalashi mumkin, zarralar orasidagi molekulalararo kuchlarni buzmaydi. Tizim turishga ruxsat berilgandan so'ng, u osongina qayta-aglomeratsiyalanadi va qatlamlarga bo'linadi. Ikkinchidan, asl vermikulit plitalari mahkam o'ralgan bo'lib, an'anaviy dispersiya usullaridan foydalangan holda qatlamlararo ajratishga erishish qiyin. Bu vermikulit nanoshoplarining o'ziga xos sirt maydoni va ustun xususiyatlarining tarqalishini oldini oladi, natijada suvga asoslangan qoplamalar va adsorbent materiallarning issiqlik izolatsiyasi, adsorbsiyasi va mustahkamlovchi ta'siri- sezilarli darajada kamayadi.

II. Ultrasonik homogenlashtiruvchi uskunaning asosiy printsipi Vermikulit kukuni suvli dispersiya tizimlarini davolashda ultratovushli homogenlashtiruvchi uskunaning asosiy harakatlantiruvchi kuchi boshqariladigan ultratovushli kavitasyon effektidir. An'anaviy ultratovushli tozalash uskunasining qo'pol tebranishi va tozalanishidan farqli o'laroq, gomogenlash uskunasi ultratovush energiyasini, chastotasini va tovush maydonini taqsimlashni aniq nazorat qilishi mumkin. Yuqori{3}}chastotali mexanik tebranish, yoʻnalishli mikro{4}}reaktiv taʼsir va bir xil mikro{5}}qirqish bilan birgalikda bir nechta jismoniy effektlar sinergik tarzda samarali deaglomeratsiya va boshqariladigan qatlamli tozalashga erishadi, anʼanaviy dispersiya texnologiyalari va oddiy ultratovushli tozalash uskunalarini qoʻllash cheklovlarini toʻliq yengib chiqadi. Ishlash vaqtida yuqori aniqlikdagi transduser elektr signallarini barqaror ravishda yuqori-chastotali mexanik to'lqinlarga aylantiradi, ular vermikulit kukunining suvli eritmasi tizimiga bir xilda uzatiladi. Bu suyuq muhitni davriy, barqaror va boshqariladigan o'zgaruvchan yuqori va salbiy bosim tebranishlarini hosil qilish uchun harakatga keltiradi va shu bilan uzluksiz va bir xil kavitatsiya dispersiyasi reaktsiyasini qo'zg'atadi.

Salbiy bosimli tovush maydoni ta'sirida suvli muhit bir zumda "parchalanadi" va ko'p miqdorda mikron o'lchamdagi kavitatsiya pufakchalarini-hosil qiladi. Ovoz maydoni yuqori bosim holatiga o'tganda, bu kavitatsiya pufakchalari mikrosekundlarda tezda qulab tushadi va yorilib, bir zumda taxminan 5000K mahalliy yuqori haroratni va 1000 atm dan oshiq yuqori bosimni bir zumda chiqaradi, shu bilan birga bir vaqtning o'zida yuqori to'lqinli va yuqori to'lqinli zarbalarni hosil qiladi. Ushbu ekstremal mahalliylashtirilgan jismoniy harakat van der Waals kuchlarini va vermikulit zarralari orasidagi elektrostatik aglomeratsiya kuchlarini aniq sindirib, chang aglomeratlarini samarali ravishda tarqatishi mumkin. Bir vaqtning o'zida yuqori chastotali tebranish natijasida hosil bo'lgan uzluksiz kesish kuchi vermikulitning qatlamli kristalli tuzilishiga chuqur kirib, qatlamlar orasidagi bo'shliqlarni ochib, asta-sekin yig'ilgan vermikulit qatlamlarini tozalab, mikron-o'lchamdagi kukunning nozik va na{1}{1}{0}{1} varaq{0}ga teng bo'lishiga erishishi mumkin. varaqlar.

 

An'anaviy ultratovushli tozalash uskunalari birinchi navbatda sirtni yuvish va ifloslanishni olib tashlashga qaratilgan. Biroq, uning dispers tovush energiyasi va qo'pol zarba kuchi to'liq vermikulit qatlamlarini osongina parchalanishiga olib keladi va yomon dispersiyaning bir xilligiga olib keladi. Bundan farqli o'laroq, ultratovushli homogenizatorlar materialni homogenlashtirishga, nozik dispersiyaga va zarrachalarni tozalashga qaratilgan aniq, aniq ovoz maydoni dizaynini qo'llaydi. Ushbu mikroskopik, nozik gomogenizatsiya jarayoni o'lik zonalarni yo'q qiladi va tizimdagi barcha vermikulit zarralariga bir vaqtning o'zida va bir xilda ta'sir qilishi mumkin. U aglomeratlarni sinchkovlik bilan parchalaydi va kukunni bir tekisda tarqatadi, shu bilan birga qatlamli peeling darajasini aniq nazorat qiladi, vermikulitning to'liq ikki o'lchovli qatlamli tuzilishini maksimal darajada saqlaydi-va haddan tashqari maydalash natijasida unumdorlikni yo'qotmaydi. Bir vaqtning o'zida boshqariladigan ultratovush energiyasi vermikulit kukuni yuzasini muloyimlik bilan faollashtiradi, zarralar va suv molekulalarining namlash va bog'lanish qobiliyatini oshiradi, zarrachalarning sirt zaryadini taqsimlashni optimallashtiradi va dispersiyaning statik barqarorligi va tizim bir xilligini sezilarli darajada yaxshilaydi.

 

III. Ultrasonik gomogenizatsiya uskunasi uchun asosiy jarayon parametrlari Ultrasonik dispersiya effektiga ultratovush chastotasi, quvvat, ishlov berish vaqti, qattiq{1}}suyuqlik nisbati va disperslash vositalarini o'z ichiga olgan bir nechta parametrlar ta'sir ko'rsatadi. Ushbu jarayon parametrlarini oqilona nazorat qilish yuqori sifatli dispersiyaga erishish uchun juda muhimdir. Turli xil dastur stsenariylari moslashtirilgan texnologik echimlarni talab qiladi.

1. Ultratovush chastotasi va quvvati Ultratovush chastotasi to'g'ridan-to'g'ri kavitatsiya pufakchalarining o'lchamini va mikro-kesish ta'sirining intensivligini aniqlaydi. Chastotali ultratovush (20–40 kHz) yuqori kavitatsiya intensivligi va kuchli mikro{5}}reaktiv ta'sir kuchiga ega, u-katta diametrli vermikulit aglomeratlarini parchalash va qalin qatlamlarning samarali eksfoliatsiyasiga erishish uchun javob beradi. Bu sanoat gomogenlash uskunasidagi-katta miqyosdagi dispersiyaning asosiy chastotasi. kichik kavitatsiya pufakchalari va bir xil tovush maydoni taqsimotini ishlab chiqaradi, bu esa zarrachalarning bir xil o'lchamiga va barqaror tizimga ega bo'lgan yuqori sifatli dispersiyani-olish uchun kukun zarralari hajmini nozik kesish uchun mos keladi. Ultratovushli gomogenizatorning chiqish quvvati yopiq tsiklda aniq nazorat qilinishi mumkin. Juda past quvvat kuchsiz kavitatsiya ta'siriga olib keladi, chang aglomeratlarini to'liq parchalab tashlamaydi; juda yuqori quvvat osongina haddan tashqari kavitatsiyaga olib keladi, bu esa vermikulit nanoshoplarning parchalanishiga, tizimning mahalliy qizib ketishiga va dispersiya barqarorligiga zarar etkazadi. An'anaviy laboratoriya va sanoat gomogenizatsiya jarayonlarida, vermikulit suvli dispersiya tizimlari uchun optimal quvvat zichligi 0,3-0,8 Vt / sm² da nazorat qilinadi, bu dispersiya samaradorligini va vermikulit qatlami strukturasining yaxlitligini aniq muvozanatlashtiradi.

 

2. Qattiq{1}}Suyuqlik nisbati va dastlabki ishlov berish jarayoni Vermikulit kukunining suvli eritmasiga qattiq{2}}suyuqlik nisbati dispersiya qiyinligi va tizimning yopishqoqligiga bevosita ta'sir qiladi. Yuqori qattiq tarkibli tizimlar zarrachalar oralig'ining kichikroq bo'lishiga va aglomeratsiyaning yuqori ehtimoliga olib keladi, bu esa dispersiya qiyinligini sezilarli darajada oshiradi. An'anaviy dispersion tizimlar uchun tavsiya etilgan qattiq{5}}suyuqlik massasi nisbati 1:10–1:500 ni tashkil qiladi. Past{10}}konsentratsiyali tizimlar yuqori barqaror nanoshiq dispersiyalarni tayyorlash uchun mos, yuqori-konsentratsiyali tizimlar esa sanoat qoplamalari va shlamlari ehtiyojlarini qondiradi. Ultrasonik dispersiyadan oldin oldindan ishlov berish kerak. Birinchidan, vermikulit kukunini toza suv bilan aralashtiring va dastlab kukunni namlash va katta aglomeratlarni parchalash uchun 5-10 daqiqa davomida past tezlikda mexanik ravishda aralashtiriladi. Bu ultratovushli ishlov berish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi, dispersiyaning bir xilligini yaxshilaydi va mahalliylashtirilgan chang to'planishi natijasida yuzaga keladigan notekis dispersiyani oldini oladi.

 

3. Ultrasonik davolash vaqti va haroratni nazorat qilish
Ultrasonik homogenizatsiyaning davomiyligi dispersiya va homogenizatsiya ta'siriga bevosita ta'sir qiladi. Haddan tashqari ishlov berish vaqti tizimda doimiy harorat to'planishiga, vermikulit zarralarining sirt faolligini o'zgartirishga, yopishqoqlikning o'zgarishiga olib kelishi va hatto buzilmagan lamel qatlamlariga zarar etkazishi mumkin. Davolash vaqtining etarli emasligi to'liq aglomeratsiyaga olib keladi, bu esa sifatsiz homogenizatsiya va barqarorlikka olib keladi. Oddiy atrof-muhit harorati sharoitida ultratovushli homogenlash uskunasi 10-30 daqiqa ichida vermikulit kukunining to'liq tarqalishiga va barqaror tizim homogenizatsiyasiga erishishi mumkin. Uskuna, shuningdek, tizim haroratini 25-40 daraja oralig'ida aniq nazorat qilish uchun doimiy haroratni nazorat qilish tizimi bilan jihozlangan bo'lishi mumkin, bu yuqori haroratlar tufayli yuzaga keladigan ikkilamchi zarrachalar aglomeratsiyasini samarali ravishda inhibe qiladi va dispersiya tizimining uzoq{8} barqarorligini ta'minlaydi.

 

4. Tarqatish agentlari bilan sinergetik tartibga solish
Toza suv tizimlarida vermikulit zarralari statik holatda uzoq vaqt davomida asta-sekin joylashadi. Ekologik toza suvga{1}}ozgina miqdorda tarqatuvchi vosita qo‘shilishi dispersiya barqarorligini yanada yaxshilashi mumkin. Odatda ishlatiladigan qo'shimchalar orasida polioksietilen sorbitan monooleat va anionli suvli dispersantlar mavjud. Ushbu qo'shimchalar vermikulit zarralari yuzasiga adsorbsiyalanib, sterik to'siq va elektrostatik repulsiyaning ikkitomonlama to'sig'ini hosil qilib, ikkilamchi aglomeratsiya va cho'ktirishni samarali oldini oladi. Qo'shilgan qo'shimchalar miqdori qat'iy nazorat qilinishi kerak; ortiqcha qo'shimchalar osongina ko'piklanish va g'ayritabiiy yopishqoqlikka olib kelishi mumkin, bu esa keyingi dastur ta'siriga ta'sir qiladi. Odatda, optimal barqarorlikka erishish uchun kukun massasining 1% -3% qo'shilishi etarli.

 

IV. Vermikulit suvli eritmasining ultratovush dispersiyasini qo'llash stsenariylari

1. Suvga asoslangan{1}}ekologik toza qoplamalar va issiqlik izolyatsiyalovchi qoplamalar
Ultrasonik dispersli vermikulit suvli dispersiyasi, bir xil chang dispersiyasi va buzilmagan parchalari bilan bevosita suvga asoslangan qoplama tizimlariga-qo'shilishi mumkin. Bir tekis taqsimlangan vermikulit parchalari qoplama ichida zich issiqlik izolyatsiyasi, olovga chidamli va izolyatsion tarmoq hosil qilishi mumkin, bu qoplamaning issiqlik izolatsiyasini, yong'inga chidamliligini, ob-havoga chidamliligini va korroziyaga chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi. U binolarning tashqi devorlarini izolyatsiyalash uchun qoplamalar, sanoat uskunalari uchun yuqori{3}}haroratli himoya qoplamalari va-yong'inga chidamli qoplamalar uchun keng qo'llaniladi.

2. Ekologik toza adsorbsion suvni tozalash materiallari: ultratovushli eksfoliatsiya vermikulit nano varaqlarining o'ziga xos sirt maydonini sezilarli darajada oshiradi, buning natijasida boy gözenek tuzilishi va og'ir metall ionlari, organik ifloslantiruvchi moddalar va suvdagi to'xtatilgan qattiq moddalar uchun mukammal adsorbsiya qobiliyati mavjud. Barqaror vermikulit suvli dispersiyalari to'g'ridan-to'g'ri suvni tozalash uchun oldindan tozalash uchun ishlatilishi mumkin yoki yuqori samarali adsorbsion filtr muhitini tayyorlash uchun qotib qolishi mumkin, bu sanoat oqava suvlarini tozalash, maishiy kanalizatsiya tozalash va suv ekologiyasini tiklashda keng qo'llash istiqbollarini ko'rsatadi.

3. Polimer kompozit funktsional materiallar: Yuqori sifatli vermikulit suvli dispersiyalarini suvga asoslangan qatronlar, emulsiyalar va boshqalar bilan-birlashtirish orqali yuqori-samarador kompozit funktsional materiallar tayyorlanishi mumkin. Bir tekis disperslangan vermikulit kukuni mexanik mustahkamlik, tardan issiqlik barqarorligi va o'lchamlarini sezilarli darajada oshirishi mumkin. kompozit materiallar, ularni moslashuvchan izolyatsiya plyonkalari,-olovga chidamli plitalar, izolyatsion kompozit materiallar, suv o'tkazmaydigan va korroziyaga qarshi-materiallar va h.k.. 4. yangi energiya va energiya saqlash materiallarini tayyorlash uchun moslashtiradi.

Ultra{0}}nozik, bir xil vermikulitli suvli dispersiyalardan lityum batareyalar uchun issiqlik izolyatsiyasi va olovga chidamli qoplamalar-va energiya saqlash batareyalari uchun issiqlik izolyatsion materiallar tayyorlashda foydalanish mumkin. Vermikulitning mukammal issiqlik izolatsiyasi, olovga chidamliligi-va izolyatsion xususiyatlaridan foydalanib, u batareyalarda issiqlik oqimi tarqalishini samarali oldini oladi, yangi energiya batareyalarining xavfsizligi va barqarorligini oshiradi. Bu yangi energiyani saqlash sohasida asosiy yordamchi materialdir.

 

VI. Texnik xulosa va rivojlanish istiqbollari
Ultrasonik gomogenlash uskunasi boshqariladigan va aniq kavitatsiya effekti, bir xil mikro{0}}qirqish va yuqori{1}}chastotali tebranishning sinergik ta'siri orqali sanoatning oson aglomeratsiya, peeling qiyinligi, zaif bir hilligi va vermikulit eritmasi kukunidagi zaif barqarorligi muammolarini mukammal hal qiladi. U bir xil zarracha hajmi, buzilmagan qatlamlari, bir hil tizim va mukammal barqarorlik bilan vermikulit suvli dispersiyalarini samarali tayyorlashi mumkin. An'anaviy dispersiya jarayonlari va an'anaviy ultratovushli tozalash uskunalari bilan taqqoslaganda, ultratovushli homogenlash uskunasi kuchli jarayonni nazorat qilish, yuqori ishlov berish aniqligi, yuqori materiallardan foydalanish va tayyor mahsulotning barqaror ishlashini taklif etadi. U vermikulit{5}}asosidagi yakuniy mahsulotlarning har tomonlama ishlashini sezilarli darajada yaxshilashi va bir nechta sohalar va stsenariylarning yuqori-ilova ehtiyojlariga moslashishi mumkin.

 

Hozirgi vaqtda ultratovushli homogenlash uskunasi nam dispersiya texnologiyasi asta-sekin laboratoriya tadqiqotlari va ishlab chiqishlaridan aniq sanoat qo'llanilishiga o'tdi. Kelajakda ultratovushli gomogenlash uskunasining aqlli modernizatsiyasi va jarayon parametrlarini yopiq{1}}halqali aniq nazorat qilish texnologiyasini iteratsiyasi bilan vermikulit qatlamini tozalash qalinligi, kukun zarralari hajmi va dispers qattiq tarkibi ustidan aniq nazoratga erishish mumkin bo‘ladi. Bu vermikulit funktsional materiallarini yuqori-qoplamalar, yangi energiya, atrof-muhit adsorbsiyasi va aerokosmik kabi yuqori-sohalarda qo'llashni yanada kengaytiradi va loy mineral nam nozik va gomogenlashtirilgan qayta ishlash texnologiyasini yangilash va takrorlashni rag'batlantiradi.