Mis on ultraheli degaseerimine?

Ultraheli degaseerimine kasutab peamiselt "kavitatsiooniefekti", mis tekib ultrahelilainete levimisel läbi vedeliku, et eraldada, agregeerida ja vedelikust gaase väljutada. Selle põhiprotsessi võib jagada kolmeks peamiseks etapiks:

 

Esimene etapp on kavitatsioonimullide moodustumine. Kui ultrahelilained (tavaliselt vahemikus 20kHz kuni 1MHz) mõjutavad vedelikku, vibreerivad vedelikumolekulid helilainete perioodiliste rõhumuutuste mõjul ägedalt. Helilainete negatiivse rõhu faasis laienevad vedelikus olevad pisikesed poorid (nt lahustunud gaasimolekulide kobarad või tühimikud väikeste lisandite pinnal) kiiresti, moodustades arvukalt pisikesi mullikesi ehk "kavitatsioonimulle". Positiivse rõhu faasis surutakse need kavitatsioonimullid kiiresti kokku.

 

Teine etapp on mullide kasv ja ühinemine. Ultrahelilainete pideval toimel neelavad kavitatsioonimullid pidevalt ümbritsevast vedelikust lahustunud gaase. Samal ajal põrkuvad kõrvuti asetsevad väikesed mullid kokku ja ühinevad helilainete mõju all, moodustades järk-järgult suuremad mullid. Selle protsessi käigus läheb vedelikus lahustunud gaas pidevalt üle vedelast faasist gaasifaasi, realiseerides muundumise "lahustunud gaasist" "vabaks gaasiks".

 

Kolmas etapp on mullide tõus ja väljutamine. Kui mulli maht suureneb, ületab selle ujuvus järk-järgult vedeliku viskoosse takistuse, mistõttu mull tõuseb kiiresti vedeliku pinnale, lõpuks lõhkeb ja vabastab oma sisemise gaasi, viies sellega degaseerimisprotsessi lõpule. Lisaks võivad ultraheli vibratsioonid kiirendada vedeliku konvektsiooni, soodustades veelgi mullide migratsiooni ja agregatsiooni ning parandades degaseerimise efektiivsust.

Ultraheli degaseerimise tehnoloogia peamised kasutusvaldkonnad

 

1. Elektroonika- ja pooljuhtidetööstus

Pooljuhtkiipide tootmisel ja LCD-paneelide tootmisel võivad pisikesed õhumullid peamistes kemikaalides, nagu fotoresist, söövituslahus ja ilmuti, põhjustada fotolitograafilistes mustrites defekte ja ebaühtlast söövitust, mis mõjutab oluliselt toote saagist. Ultraheli degaseerimine võib nendest kemikaalidest toatemperatuuril kiiresti eemaldada lahustunud gaasid ja õhumullid, tagades fotolitograafia ja söövitusprotsesside täpsuse. Lisaks suurendab ultraheli degaseerimine elektroonikakomponentide puhastamisel puhastuslahuste läbitungimist, takistades õhumullide kleepumist komponentide pindadele ja mõjutades puhastamise tõhusust.

2. Keemia- ja materjalitööstus

 

Pinnakate, trükivärvide ja liimide tootmisel võivad õhumullide olemasolu põhjustada defekte, nagu nööpaugud, kraatrid ja ebapiisav läige pärast katmist. Ultraheli degaseerimine võib pärast katte ettevalmistamist kiiresti eemaldada sisemised õhumullid, parandades katte tasandamist ja pealekandmist. Polümeermaterjalide sünteesil võivad monomeerides või polümerisatsioonisüsteemides lahustunud gaasid tekitada polümeeris poorid, mis mõjutavad materjali mehaanilisi omadusi; ultraheli degaseerimine väldib seda probleemi tõhusalt. Veelgi enam, määrdeõli ja hüdroõli tootmisel ja kasutamisel võib ultraheliga degaseerimine õlist õhku eemaldada, takistades oksüdeerumist ja riknemist ning vähendades seadmete kulumist ja talitlushäireid.

3. Toidu- ja joogitööstus

Puuviljamahla, õlle, gaseeritud jookide (degaseerimisetapis) ja piimatoodete valmistamisel võivad lahustunud gaasid põhjustada toote oksüdeerumist ja riknemist, mille tulemuseks on halb maitse või vahu ülevool villimisel. Ultraheli degaseerimine võib toatemperatuuril vedelikest kiiresti eemaldada hapniku, süsinikdioksiidi ja muud gaasid, pikendades toote säilivusaega ja parandades maitse stabiilsust. Näiteks puuviljamahla kontsentreerimise protsessis võib degaseerimine takistada kontsentraadi värvuse ja maitse muutumist oksüdatsiooni tõttu; õlletootmise eelfiltreerimisetapis võib degaseerimine parandada filtreerimise efektiivsust ja tagada õlle selgus.

4. Biofarmatseutiline ja kosmeetikatööstus

Sellised materjalid nagu bioloogilised ained (nt vaktsiinid, antikehad, ensüümpreparaadid), traditsioonilise hiina meditsiini ekstraktid ja kosmeetika (nt näokreemid, seerumid) on enamasti kuumustundlikud ja kergesti oksüdeeruvad, mistõttu traditsioonilisi degaseerimismeetodeid on raske kohandada. Ultraheli degaseerimine võib tõhusalt eemaldada gaasi madalal -temperatuuril, keemiavabades-tingimustes, vältides materjali denaturatsiooni ning tagades toote bioloogilise aktiivsuse ja tõhususe. Näiteks vaktsiini tootmisel takistab degaseerimine õhumullidel vaktsiini väljastamise täpsust ja stabiilsust mõjutamast; kosmeetikatoodete tootmises väldib degaseerimine toote kasutamisel vahutamist, parandades kasutajakogemust.

5. Laboratooriumid ja uurimisvaldkonnad

Keemilistes ja bioloogilistes katsetes võivad reaktsioonisüsteemis lahustunud gaasid segada reaktsiooniprotsessi ja mõjutada katsetulemuste täpsust. Ultraheli degaseerimist kui kiiret ja õrna degaseerimismeetodit kasutatakse laialdaselt katselahuste eeltöötlemisel, nagu kromatograafiliste analüüsiproovide degaseerimine ja elektrolüütide degaseerimine elektrokeemilistes katsetes, tagades katseandmete usaldusväärsuse.