Kas ir ultraskaņas homogenizators bioloģiskai noārdīšanai

Ultraskaņas bioloģiskās noārdīšanās tehnoloģija, kuras priekšrocības ir videi draudzīga, saudzīga darbība un spēj noārdīt grūti --apstrādājamas vielas, ir plašas pielietojuma perspektīvas vides aizsardzībā, pārtikā un biomedicīnā. Tomēr pašlaik tas saskaras ar tādām problēmām kā enerģijas patēriņš un mērogojamība. Tā kā tehnoloģija turpinās optimizēt, tās komerciālā un rūpnieciskā pielietojuma potenciāls pakāpeniski tiks atbrīvots. Lai sasniegtu liela mēroga-pielietojumu, šai tehnoloģijai joprojām ir jāpārvar vairākas vājās vietas: Pirmkārt, enerģijas patēriņš ir augsts; pašreizējā ultraskaņas apstrāde ietver ievērojamus enerģijas zudumus, īpaši rūpnieciskos lietojumos, kur ekspluatācijas izmaksas ir augstas. Otrkārt, trūkst vienotu standartu; parametri, piemēram, ultraskaņas frekvence un jauda, ​​nav standartizēti dažādiem scenārijiem, tādējādi radot būtiskas apstrādes efektu atšķirības. Tomēr šīs problēmas var pakāpeniski atrisināt, izmantojot tehnoloģisko optimizāciju, piemēram, izstrādājot augstas efektivitātes devējus, lai uzlabotu enerģijas pārveidošanas efektivitāti, izveidojot standartizētas parametru sistēmas dažādiem scenārijiem, izmantojot lielos datus, un izstrādājot modulāras iekārtas, lai pielāgotos liela mēroga apstrādes vajadzībām. Tehnoloģijai attīstoties, tās lietošanas izmaksas turpinās samazināties, un lietojumprogrammu scenāriji turpinās paplašināties, padarot tās kopējās izredzes ļoti daudzsološas.

 

I. Ultraskaņas bioloģiskās noārdīšanās darbības princips

Ultraskaņas homogenizators ir kodols: kad ultraskaņa izplatās šķidrumā, tā rada neskaitāmus mazus burbuļus (kavitācijas burbuļus).

Intensīva burbuļu darbība: Kavitācijas burbuļi strauji izplešas un pēc tam uzreiz sabrūk, radot lokālu augstu temperatūru un spiedienu (līdz tūkstošiem grādu pēc Celsija un simtiem atmosfēru) un spēcīgus triecienviļņus.

Piesārņojošo vielu noārdīšanās: Augstā temperatūrā un spiedienā veidojas spēcīgas oksidējošas vielas, piemēram, hidroksilradikāļi. Vienlaikus spēcīgie triecienviļņi sarauj piesārņojošo vielu ķīmiskās saites, galu galā sadalot lielus molekulāros piesārņotājus mazās, nekaitīgās molekulās (piemēram, oglekļa dioksīdā un ūdenī).

 

II. Ultraskaņas iekārtu izmantošanas galvenie iemesli

Augsta noārdīšanās efektivitāte: Kavitācijas spēcīgā oksidēšanās un mehāniskā ietekme var ātri sadalīt nepaklausīgus piesārņotājus (piemēram, pesticīdu atliekas un rūpnieciskos organiskos notekūdeņus).

 

Nav sekundāra piesārņojuma: nav nepieciešami ķīmiski līdzekļi; degradācija ir atkarīga tikai no fizikāliem un ķīmiskiem procesiem, izvairoties no jauna piesārņojuma, ko izraisa pesticīdu atliekas.

 

Plaša pielietojamība: tā var apstrādāt dažādus organiskos un neorganiskos piesārņotājus šķidrumos, un to neierobežo piesārņotāju koncentrācija, padarot to piemērotu vairākiem scenārijiem, piemēram, notekūdeņu attīrīšanai un pārtikas attīrīšanai.

 

Vienkārša darbība: iekārta darbojas stabili, tai nav nepieciešama sarežģīta apkope, un to var izmantot kopā ar esošajiem apstrādes procesiem, samazinot modernizācijas izmaksas.

 

Kādi ir daži ultraskaņas bioloģiskās noārdīšanās tehnoloģijas pielietošanas gadījumi?

Ultraskaņas bioloģiskās noārdīšanās tehnoloģija ar unikālo kavitācijas efektu un oksidācijas īpašībām ir praktiski pielietojama dažādās jomās, piemēram, rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanā, dūņu apglabāšanā, bioloģiskajos eksperimentos, pārtikā un medicīnā. Tālāk ir sniegti konkrēti piemēri: Rūpniecisko notekūdeņu attīrīšana

Elektronisko komponentu notekūdeņi: elektronisko komponentu ražošanas uzņēmums ir ieviesis kombinētu procesu "augstas-efektivitātes filtrēšana + neitralizācija un regulēšana + uzlabota oksidēšana (ozons) + MBR + ultravioletā dezinfekcija". Pēc ultraskaņas -attīrīšanas ieviešanas notekūdeņu ĶSP noņemšanas ātrums sasniedza 93%, un galīgā notekūdeņu kvalitāte atbilda pirmās -klases izplūdes standartam, ievērojami uzlabojot sākotnējā procesa attīrīšanas efektu.

 

Smago metālu notekūdeņu galvanizācija: Notekūdeņu galvanizācijai, kas satur 4000 × 10⁻⁶ mol/L niķeļa, ultraskaņas apstrāde panāca niķeļa jonu atdalīšanas ātrumu, kas pārsniedz 99%. Rūpnieciskajiem notekūdeņiem, kas satur 1000 × 10⁻⁶ mol/L vara, ultraskaņas apstrāde sasniedza vara jonu noņemšanas ātrumu 99,8%. Pamatprincips ir nojaukt smago metālu komplekso struktūru, izmantojot vibrāciju, atvieglojot turpmāko nokrišņu veidošanos un filtrēšanu.

 

Krāsošanas un miecēšanas notekūdeņi: krāsošanas rūpnīca izmantoja 40 kHz ultraskaņas -palīdzības Fenton oksidācijas tehnoloģiju, lai efektīvi noņemtu noturīgos organiskos piesārņotājus no notekūdeņiem, sasniedzot notekūdeņu standartus, kas atbilst valsts novadīšanas standartiem. Turpmākie eksperimenti parādīja, ka sauļošanās notekūdeņu pirmapstrāde ar ultraskaņu ar skaņas intensitāti 1,47 W/cm² un frekvenci 24kHz, apvienojumā ar koagulāciju un sedimentāciju, palielināja ĶSP noņemšanas ātrumu par vairāk nekā 10%, sasniedzot maksimumu 73,2%, salīdzinot ar vienkāršu koagulāciju un sedimentāciju.

Bioloģiskās un eksperimentālās pētniecības jomas

 

Biomolekulārā apstrāde: Bioķīmiskajos pētījumos ultraskaņa var paātrināt DNS fragmentāciju un degradāciju. Šis īpašums atbilst vajadzībai samazināt DNS parauga lielumu bioinformātikas pētījumos, un to var izmantot arī vides monitoringā, lai analizētu ūdens DNS, lai noteiktu piesārņojuma avotus. Vienlaikus tas var atdalīt proteīnu kompleksus, palīdzot pārbaudīt zāļu kandidātmolekulas. Tiesu medicīnā un klīniskajā diagnostikā ultraskaņa var arī palīdzēt iegūt nukleīnskābes no paraugiem, uzlabojot noteikšanas efektivitāti un tīrību.

Ar pārtiku un medicīnu saistītas jomas

 

Antibiotiku atlieku sadalīšanās pārtikā: antibiotikas, piemēram, penicilīns pienā, ir ļoti termostabilas, un parastā karsēšanas sterilizācija nav pietiekama, lai tās pilnībā noņemtu. Xihua universitātes pētnieku grupa veica eksperimentu par penicilīna sadalīšanos pienā. Apstākļos 25 grādi un pH 7 piens, kas satur penicilīnu, tika apstrādāts ar 150 W ultraskaņu 35 minūtes. Galīgais penicilīna atlikums pienā bija mazāks par 1 ug/l, kas atbilst attiecīgajiem drošības standartiem. Šī metode novērš piena kvalitātes bojājumus, ko izraisa augsta temperatūra vai ķīmiska apstrāde, un nodrošina piemērotu risinājumu piena produktos esošo antibiotiku atlieku apstrādei.

 

Medicīnisko ierīču sterilizācijas palīglīdzeklis: Ultraskaņa var iznīcināt šūnu membrānas un mikroorganismu šūnu sienas, kā arī palīdzēt sterilizēt medicīnas ierīces medicīnas jomā. Piemēram, dažiem augstas-temperatūras-jutīgiem precīzijas instrumentiem ultraskaņa var iekļūt spraugās, lai iznīcinātu baktērijas, tādējādi samazinot savstarpējas-infekcijas risku medicīnisko procedūru laikā. To var arī kombinēt ar citām sterilizācijas metodēm, lai vēl vairāk uzlabotu efektu.