Que tipo de máquina pode dispersar o pó de dióxido de silício?

Que tipo de máquina pode dispersar dióxido de silício em pó?

Devido à sua alta energia superficial, o dióxido de titânio (TiO2) em pó forma facilmente agregados estáveis através de forças de van der Waals e ligações de hidrogênio (especialmente TiO2 de tamanho nano).O uso direto pode reduzir o seu efeito óptico, catalisadores e de ocultação, exigindo uma dispersão eficiente através de métodos científicos.A seguir são apresentadas sistematicamente soluções de dispersão em pó de dióxido de titânio a partir de quatro perspectivas.Os principais princípios de dispersão, os métodos de dispersão específicos (incluindo os pormenores operacionais), os principais factores de influência e a adaptação dos cenários de aplicação.

1Princípios fundamentais da dispersão
A essência da dispersão de dióxido de titânio é "quebrar agregados para estabilizar partículas dispersas", exigindo soluções simultâneas para duas questões-chave:

Disrupção da estrutura do aglomerado: métodos físicos ou químicos são utilizados para superar as atrações entre partículas (forças de van der Waals, ligações de hidrogénio,e atração eletrostática) para desmontar agregados em micron/nanoescala em partículas primárias.

Supressão da aglomeração secundária: a modificação da superfície ou a adição de dispersantes cria uma "barreira estérica" ou uma "camada de repulsão eletrostática" na superfície das partículas primárias,prevenção da readsorção e aglomeração de partículas dispersas.

Sabe que tipo de máquina pode dispersar o pó de dióxido de silício?

A dispersão ultrasônica é um processo físico que utiliza energia de ondas sonoras de alta frequência (normalmente na faixa de frequência de 20 kHz a 100 kHz,para quebrar aglomerados de material e obter uma dispersão uniforme de partículas ou moléculasO princípio central é o "efeito de cavitação" gerado por ondas sonoras num meio líquido.quebrando as forças que ligam agregados (como forças de van der Waals e ligações de hidrogênio), formando, em última análise, uma dispersão estável e uniforme.

1Princípio básico: Efeito de cavitação
A essência da dispersão ultrassônica é a aplicação do "efeito de cavitação", um processo que pode ser dividido em três estágios e é a principal força motriz da dispersão:

Formação de bolhas de cavitação: Quando as ondas sonoras de alta frequência se propagam através de um líquido, produzem periodicamente "zonas de compressão" e "zonas de rarefação"." Na zona de rarefação (onde a pressão cai subitamente), pequenas bolhas (ou gases dissolvidos) no líquido se expandem rapidamente, formando "bolhas de cavitação" invisíveis.

Colapso da bolha de cavitação: Quando a onda sonora se propaga para a zona de compressão (onde a pressão aumenta repentinamente),As bolhas de cavitação em expansão colapsam violentamente dentro de um tempo muito curto (na ordem de microssegundos), gerando altas temperaturas localizadas (até 5000K), altas pressões (até 1000atm) e micro-jetos intensos (com caudais de até 100m/s).

Dispersão: os micro-jetos das bolhas de cavitação em colapso exercem fortes forças de impacto e cisalhamento sobre as partículas aglomeradas circundantes,quebrando directamente a estrutura de aglomeração entre as partículasAlém disso, o ambiente de alta temperatura e alta pressão enfraquece as forças intermoleculares, contribuindo para a obtenção de uma dispersão uniforme a nível molecular.Elementos-chave da Dispersão Ultrassônica
Para se conseguir uma dispersão ultra-sônica eficiente, devem ser controlados os seguintes quatro elementos-chave:

Categoria de elementos Parâmetro chave Impacto na dispersão
Frequência do sistema ultrasônico (20kHz-100kHz) Baixa frequência (20-40kHz): a energia de colapso da bolha de cavitação é mais forte, adequada para dispersão de partículas grosseiras (por exemplo, partículas de tamanho de micrômetro);Alta frequência (> 40 kHz): Gerar energia é mais adequado para nanopartículas ou sistemas sensíveis (por exemplo, biomoléculas).

Densidade de potência (W/cm2) Potência demasiado baixa: ineficaz na separação dos aglomerados; potência demasiado elevada: pode causar aglomeração secundária (aquecimento excessivamente localizado) ou salpicamento do meio.A densidade de potência deve ser regulada de acordo com o sistema de dispersão.
Viscosidade e tensão superficial média de dispersão: os meios de baixa viscosidade e baixa tensão superficial (por exemplo, água e etanol) são mais propensos à cavitação e têm maior eficiência de dispersão.Medios de alta viscosidade (ePropriedades químicas (polares/não polares): o meio deve ter uma boa compatibilidade com a fase dispersa (por exemplo,Para evitar a reaglomeração devido à repulsão hidrofóbica-hidrofílica (podem ser adicionados dispersantes para auxiliar).

Fase dispersa: Tamanho/morfologia das partículas: partículas de tamanho micrônico e em blocos requerem maior energia de cavitação; partículas esféricas de tamanho nano são mais fáceis de dispersar,mas a potência deve ser controlada para evitar reaglomeração e resorbção.

Aglomeração inicial: quanto mais grave for a aglomeração inicial (por exemplo, aglomerados duros),Quanto mais longo o tempo de dispersão ou o método de dispersão mais adequado (esmagamento grosseiro seguido de dispersão fina),.
Condições de funcionamento: Tempo de dispersão: demasiado curto: dispersão incompleta; demasiado longo: pode causar abrasão de partículas ou aumento da temperatura média (que exige arrefecimento e controlo da temperatura).

Temperatura/pressão: altas temperaturas reduzem a estabilidade da bolha de cavitação (reduzem a energia de colapso); altas pressões inibem a formação de bolhas de cavitação.A operação é normalmente realizada a pressão atmosféricaIII. Vantagens e limitações da dispersão ultrassônica

1. Vantagens principais
Alta eficiência de dispersão: em comparação com a agitação mecânica tradicional (que depende de forças de cisalhamento macroscópicas), a microfluídica ultrassônica pode agir sobre agregados em nanoescala,resultando numa dispersão mais completa e num tempo mais curto (normalmente de vários minutos a dezenas de minutos).
Ampla aplicabilidade do sistema: pode ser utilizado em líquido-sólido (por exemplo, dispersão de nanopartículas em água), líquido-líquido (por exemplo, preparação de emulsões, tais como emulsões de óleo-água), e até mesmo líquido-gás (por exemplo., preparação de ar dissolvido em água).

Não há contaminação mecânica: o processo de dispersão depende da energia acústica e não requer partes rotativas (por exemplo, agitadores).Isto evita a contaminação por impurezas causadas pelo desgaste mecânico, tornando-o adequado para sistemas de alta pureza (por exemplo, materiais semicondutores e preparações farmacêuticas).

Funcionamento flexível: O equipamento pode ser miniaturizado (tipo de sonda de laboratório) ou industrializado (tipo de canalização), e os parâmetros (frequência,A capacidade de produção de energia (potência) pode ser ajustada em tempo real para satisfazer as necessidades de diferentes cenários.2. Principais limitações
Alta perda de energia: as ondas sonoras de alta frequência atenuam rapidamente em meios de alta viscosidade, exigindo maior potência para manter o efeito de cavitação, resultando em alto consumo de energia.

Risco de sobreaquecimento localizado: se as altas temperaturas geradas pelo colapso das bolhas de cavitação não puderem ser dissipadas rapidamente,Podem causar desnaturação ou decomposição de substâncias sensíveis ao calor (como proteínas e polímeros).

Alto custo do equipamento:Os custos de fabrico e manutenção dos equipamentos de dispersão ultrasônica de qualidade industrial (como as máquinas de ultrassom de tanque de alta potência) são superiores aos dos equipamentos de mistura tradicionais.

Seletividade das partículas: o efeito de dispersão pode ser limitado para partículas de elevada dureza e densidade (como os pós metálicos),que exijam a utilização de outros métodos (como moagem a esferas combinada com ultra-sonografia)IV. Cenários de aplicação típicos
Devido à sua alta eficiência, livre de poluição e desempenho preciso, a dispersão ultrassônica é amplamente utilizada em vários campos:

Ciência dos materiais: Preparação de nanomateriais (por exemplo, dispersão de grafeno em resinas para criar compostos condutores, dispersão de dióxido de titânio nano em revestimentos para melhorar as propriedades antibacterianas);

Biomedicina: Preparação farmacêutica (por exemplo, dispersão de partículas de fármacos mal solúveis em nanossuspensões para melhorar a absorção),Dispersão celular (facilitando a extracção de proteínas/ácidos nucleicos intracelulares), essencialmente "dispersão a nível celular");
Revestimentos e tintas: Dispersão de pigmentos (por exemplo, dispersão de negro de carbono e dióxido de titânio em resinas para evitar a delaminação do revestimento e melhorar a uniformidade da cor);

Indústria alimentar: Preparação de emulsões (por exemplo, dispersão de nata de tamanho nano no leite para melhorar o sabor, ou preparação de emulsões probióticas estáveis para prolongar a vida útil);
Gestão ambiental: Tratamento de águas residuais (dispersão de partículas floculantes em nanoescala para aumentar a área de contacto com poluentes e melhorar a floculação);

Indústria Eletrônica: Preparação de pasta de semicondutores (por exemplo, dispersão de nanopartículas de prata em portadores orgânicos para pasta condutora de chips para garantir a condutividade uniforme).

Dependendo do cenário de aplicação, os equipamentos de dispersão ultrasônica são divididos principalmente em duas categorias:

Dispersores ultra-sônicos de tipo sonda (imersão): baseiam-se numa sonda ultra-sônica (feita de liga de titânio, que transmite ondas sonoras) directamente imersa no sistema de dispersão,Concentração da energia e adaptação a pequenos lotes de amostras de laboratório (e.g., 10 ml-1 L) ou sistemas de alta viscosidade.

Dispersores ultra-sônicos de tipo de poço (sem imersão): o transdutor ultra-sônico é montado na parede do tanque de reação, transmitindo ondas sonoras através da parede do tanque para o meio.Estes dispersores são adequados para a produção industrial contínua (e(por exemplo, processamento em linha de montagem, com volumes de processamento de uma só vez de até centenas de litros), são livres de desgaste da sonda e são fáceis de limpar.

Em resumo, a dispersão ultrassônica é uma tecnologia de dispersão fina baseada no efeito de cavitação.que são difíceis de abordar com métodos tradicionaisTornou-se um processo essencial indispensável nas indústrias dos materiais, farmacêutica e alimentar.