Kas ir ultraskaņas degazēšana?

Ultraskaņas degazēšana būtībā izmanto "kavitācijas efektu", kas rodas, ultraskaņas viļņiem izplatoties caur šķidrumu, lai atdalītu, apkopotu un izvadītu gāzes no šķidruma. Tās pamatprocesu var iedalīt trīs galvenajos posmos:

 

Pirmais posms ir kavitācijas burbuļu veidošanās. Kad ultraskaņas viļņi (parasti no 20 kHz līdz 1 MHz) iedarbojas uz šķidrumu, šķidruma molekulas spēcīgi vibrē skaņas viļņu periodisko spiediena izmaiņu ietekmē. Skaņas viļņu negatīvā spiediena fāzē sīkas poras šķidrumā (piemēram, izšķīdušo gāzes molekulu kopas vai sīku piemaisījumu virsmas spraugas) strauji paplašinās, veidojot daudzus sīkus burbuļus jeb "kavitācijas burbuļus". Pozitīvā spiediena fāzē šie kavitācijas burbuļi tiek ātri saspiesti.

 

Otrais posms ir burbuļu augšana un saplūšana. Nepārtrauktas ultraskaņas viļņu darbības rezultātā kavitācijas burbuļi nepārtraukti absorbē izšķīdušās gāzes no apkārtējā šķidruma. Vienlaikus blakus esošie mazie burbuļi saduras un saplūst zem skaņas viļņu kustības, pakāpeniski veidojot lielākus burbuļus. Šī procesa laikā šķidrumā izšķīdinātā gāze nepārtraukti pāriet no šķidrās fāzes uz gāzveida fāzi, realizējot transformāciju no "izšķīdinātas gāzes" uz "brīvo gāzi".

 

Trešais posms ir burbuļu celšanās un izraidīšana. Palielinoties burbuļa tilpumam, tā peldspēja pakāpeniski pārsniedz šķidruma viskozo pretestību, izraisot burbuļa strauju pacelšanos uz šķidruma virsmu, galu galā pārplīstot un izlaižot iekšējo gāzi, tādējādi pabeidzot degazēšanas procesu. Turklāt ultraskaņas vibrācijas var paātrināt šķidruma konvekciju, vēl vairāk veicinot burbuļu migrāciju un agregāciju, kā arī uzlabojot degazēšanas efektivitāti.

Galvenās ultraskaņas degazēšanas tehnoloģijas pielietojuma jomas

 

1. Elektronikas un pusvadītāju rūpniecība

Pusvadītāju mikroshēmu ražošanā un LCD paneļu ražošanā sīki gaisa burbuļi galvenajās ķīmiskajās vielās, piemēram, fotorezistā, kodināšanas šķīdumā un attīstītājā, var izraisīt fotolitogrāfisko rakstu defektus un nevienmērīgu kodināšanu, nopietni ietekmējot produkta iznākumu. Ultraskaņas degazēšana var ātri noņemt izšķīdušās gāzes un gaisa burbuļus no šīm ķīmiskajām vielām istabas temperatūrā, nodrošinot fotolitogrāfijas un kodināšanas procesu precizitāti. Turklāt elektronisko komponentu tīrīšanā ultraskaņas degazēšana uzlabo tīrīšanas šķīdumu iekļūšanu, novēršot gaisa burbuļu pielipšanu komponentu virsmām un ietekmējot tīrīšanas efektivitāti.

2. Ķīmiskā un materiālu rūpniecība

 

Ražojot pārklājumus, tintes un līmvielas, gaisa burbuļu klātbūtne var izraisīt defektus, piemēram, caurumus, krāterus un nepietiekamu spīdumu pēc pārklājuma. Ultraskaņas degazēšana var ātri noņemt iekšējos gaisa burbuļus pēc pārklājuma sagatavošanas, uzlabojot pārklājuma izlīdzināšanu un uzklāšanas veiktspēju. Polimēru materiālu sintēzē monomēros vai polimerizācijas sistēmās izšķīdušās gāzes var radīt poras polimērā, ietekmējot materiāla mehāniskās īpašības; Ultraskaņas degazēšana efektīvi novērš šo problēmu. Turklāt, ražojot un lietojot smēreļļu un hidraulisko eļļu, ultraskaņas degazēšana var noņemt gaisu no eļļas, novēršot oksidēšanos un nolietošanos, kā arī samazinot aprīkojuma nodilumu un darbības traucējumus.

3. Pārtikas un dzērienu rūpniecība

Ražojot augļu sulu, alu, gāzētos dzērienus (degazācijas stadija) un piena produktus, izšķīdušās gāzes var izraisīt produkta oksidāciju un bojāšanos, kā rezultātā rodas slikta garša vai putu pārplūde pildīšanas laikā. Ultraskaņas degazēšana var ātri noņemt skābekli, oglekļa dioksīdu un citas gāzes no šķidrumiem istabas temperatūrā, pagarinot produkta glabāšanas laiku un uzlabojot garšas stabilitāti. Piemēram, augļu sulas koncentrēšanas procesā degazēšana var novērst koncentrāta krāsas maiņu un garšas maiņu oksidēšanās dēļ; Alus ražošanas pirms-filtrācijas posmā degazēšana var uzlabot filtrēšanas efektivitāti un nodrošināt alus dzidrumu.

4. Biofarmācijas un kosmētikas rūpniecība

Materiāli, piemēram, bioloģiskie aģenti (piemēram, vakcīnas, antivielas, fermentu preparāti), tradicionālās ķīniešu medicīnas ekstrakti un kosmētika (piemēram, sejas krēmi, serumi), lielākoties ir karstumjutīgi- un viegli oksidējas, tāpēc tradicionālās degazēšanas metodes ir grūti pielāgojamas. Ultraskaņas degazēšana var efektīvi noņemt gāzi zemā-temperatūras apstākļos, kas nesatur ķīmiskas vielas-, novēršot materiāla denaturāciju un nodrošinot produkta bioloģisko aktivitāti un efektivitāti. Piemēram, vakcīnu ražošanā degazēšana neļauj gaisa burbuļiem ietekmēt vakcīnas izsniegšanas precizitāti un stabilitāti; kosmētikas ražošanā degazēšana ļauj izvairīties no putošanas produkta lietošanas laikā, uzlabojot lietošanas pieredzi.

5. Laboratorijas un pētniecības jomas

Ķīmiskos un bioloģiskos eksperimentos reakcijas sistēmā izšķīdušās gāzes var traucēt reakcijas procesu un ietekmēt eksperimentālo rezultātu precizitāti. Ultraskaņas degazēšana kā ātra un maiga degazēšanas metode tiek plaši izmantota eksperimentālo šķīdumu pirmapstrādei, piemēram, hromatogrāfiskās analīzes paraugu degazēšanai un elektrolītu degazēšanai elektroķīmiskos eksperimentos, nodrošinot eksperimentālo datu ticamību.