Sonicación
Sonicación es el acto de la aplicación de energía sonora para agitar las partículas en una muestra, para los varios propósitos. Ultrasónico frecuencias (> 20 kHz) se utilizan generalmente, llevando el proceso también se conoce como ultrasonidos o Ultra-sonicación.[1]
En el laboratorio, se suele aplicar mediante un baño de ultrasonidos o un punta de prueba ultrasónica, coloquialmente conocido como un sonicador. En un máquina de papel, un papel ultrasonido puede distribuir más uniformemente fibras de celulosa y fortalecer el papel.
Contenido
- 1 Efectos
- 2 Aplicaciones
- 3 Equipo
- 4 Referencias
- 5 Véase también
Efectos
Sonicación tiene numerosos efectos, físicos y químicos. Los efectos químicos del ultrasonido se refieren a entender el efecto de ondas sonicas en sistemas químicos, esto se llama sonochemistry.[2] Los efectos químicos de la ecografía no provienen de una interacción directa con especies moleculares. Los estudios han demostrado que no hay acoplamiento directo del campo acústico con especies químicas a nivel molecular puede explicar sonochemistry[3] o Sonoluminiscencia.[4] En cambio, sonochemistry surge de cavitación acústica: la formación, crecimiento y implosive colapsan de burbujas en un líquido.[5]
Aplicaciones
Sonicación se puede utilizar para la producción de nanopartículas, como nanoemulsiones,[6] nanocristales, liposomas y emulsiones de cera, así como en cuanto a la purificación de aguas residuales, desgasificación, extracción de aceite vegetal, extracción de antocianinas y antioxidantes,[7] producción de biocombustibles, desulfuración de petróleo crudo, interrupción de la célula, polímero y procesamiento de epoxy, adhesivo de adelgazamiento y muchos otros procesos. Se aplica en farmacéutica, cosmética, agua, alimentos, tinta, pintura, revestimiento, tratamiento de la madera, metalmecánica, nanocompuestos, plaguicidas, combustible, productos de madera y muchas otras industrias.
Sonicación se puede utilizar para acelerar la disolución, por romper las interacciones intermoleculares. Es especialmente útil cuando no es posible remover la muestra, como con Tubos NMR. También puede ser utilizado para proporcionar la energía de ciertas reacciones químicas proceder. Sonicación se puede utilizar para extraer gases disueltos en líquidos (desgasificación) por sonicando el líquido mientras está bajo vacío. Esta es una alternativa a la bomba-hielo-deshielo y lavado de bagazo métodos.
En aplicaciones biológicas, sonicación puede ser suficiente para interrumpir o desactivar un material biológico. Por ejemplo, sonicación se utiliza a menudo para alterar las membranas celulares y liberar el contenido celular. Este proceso se denomina sonoporation. Sonicación también se utiliza para fragmentar moléculas de ADN, en el cual el ADN sometido a períodos breves de sonicación es cortado en fragmentos más pequeños.
Sonicación se utiliza comúnmente en nanotecnología para dispersar uniformemente nanopartículas en líquidos.
Sonicación también puede utilizarse para iniciar procesos de cristalización e incluso controlar cristalizaciones polimórficas.[8] Se utiliza para intervenir en anti-solvente precipitación (cristalización) para ayudar a mezclar y aislar pequeños cristales.
Sonicación es el mecanismo usado en limpieza por ultrasonidos— aflojar las partículas adheridas a las superficies. Además de las aplicaciones de la ciencia de laboratorio, baños sonicando tienen aplicaciones incluyendo la limpieza de objetos tales como espectáculos y joyería.
Sonicación también se utiliza para extraer microfósiles de la roca.[9]
Sonicación también puede referirse a Buzz polinización – el proceso que abejas utilizar para sacudir polen De flores vibrando sus músculos del ala.
Equipo
Considerable intensidad de ultrasonido y amplitudes de vibración ultrasónica de alta se requiere para muchas aplicaciones de procesamiento tales como nano-cristalización, nano-emulsificación,[6] desaglomeración, la extracción, alteración de la célula, así como muchos otros. Comúnmente, un proceso se probaron en una escala de laboratorio para demostrar viabilidad y establecer algunos de los parámetros de exposición ultrasónica necesaria. Una vez finalizada esta fase, el proceso se transfiere a una escala piloto (Banco) para la optimización del flujo pre-produccion y luego a escala industrial para la producción continua. Durante estos pasos de escala, es imprescindible asegurarse de que toda exposición local condiciones (amplitud ultrasónica, cavitación intensidad, el tiempo pasado en la zona de cavitación activa, etc..) permanecer la misma. Si se cumple esta condición, la calidad del producto final permanece en el nivel optimizado, mientras que la productividad se incrementa de un predecible "factor de escala-para arriba". Aumento de la productividad resulta del hecho de laboratorio, Banco y escala industrial sistemas de procesador ultrasónico incorporan progresivamente mayor cuernos de ultrasonidos, capaz de generar alta intensidad progresivamente mayor cavitación zonas y, por lo tanto, al proceso más material por unidad de tiempo. Esto se llama "escalabilidad directa". Es importante señalar que el aumento de la capacidad de potencia del procesador ultrasónico solo no no resultado en directo escalabilidad, ya que puede ser (y frecuentemente es) acompañada de una reducción en la intensidad de amplitud y la cavitación ultrasónica. Durante la escala directa, se deben mantener todas las condiciones de procesamiento, mientras que se incrementa la potencia del equipo para permitir el funcionamiento de un cuerno ultrasónico más grande.[10][11][12] Encontrar la condición de óptimo funcionamiento de este equipo es un reto para los ingenieros de proceso y tiene profundo conocimiento acerca de los efectos secundarios de los procesadores ultrasónicos.[13]
Referencias
- ^ https://www.RSC.org/Publishing/journals/Prospect/Ontology.asp?ID=cmo:0001708
- ^ Síntesis y reacciones de aceleración
- ^ Suslick, K. S. (1990). «Sonochemistry». Ciencia 247:: 1439-1445. Bibcode:1990Sci... 247.1439S. doi:10.1126/Science.247.4949.1439.
- ^ Suslick, S. K.; Flannigan, D. J. (2008). "Dentro de una burbuja colapsante, Sonoluminiscencia y condiciones durante la cavitación. Chem phys Rev. anual 59:: 659 – 683. Bibcode:2008ARPC... 59..659S. doi:10.1146/annurev.physchem.59.032607.093739.
- ^ Suslick, Kenneth S. (febrero de 1989). Los efectos químicos de la ecografía. Americano científico. PP.62-68 (p.62)
- ^ a b Peshkovsky, A.S., Peshkovsky, S.L., Bystryak, S. "Escalable alta potencia la tecnología ultrasónica para la producción de nanoemulsiones translúcido", ingeniería química y proceso: proceso de intensificación, 2013. 69: p. 77-62.
- ^ Golmohamadi, Amir (septiembre de 2013). "Efecto de la frecuencia del ultrasonido sobre actividad antioxidante fenólico total y contenido de antocianinas de puré de frambuesa roja". Ultrasonics Sonochemistry 20 (5): 1316-23. doi:10.1016/j.ultsonch.2013.01.020. PMID23507361.
- ^ Deora, N.S., Misra, N.N., et al (2013) ultrasonido para mayor cristalización en procesamiento de alimentos, alimentos comentarios ingeniería, 1:36-44.
- ^ Gensel, P.G.; Johnson, N.G.; Strother, P.K. (1990). "Restos de plantas de tierra temprana (Hooker"Waifs and Strays"?)". PALAIOS 5 (6): 520 – 547. doi:10.2307/3514860. JSTOR3514860.
- ^ Peshkovsky, S.L. y Peshkovsky, A.S., "emparejando un transductor al agua en cavitación: principios de diseño cuerno acústico", Ultrason. Sonochem., 2007. 14: p. 314-322.
- ^ A.S. Peshkovsky, S.L. Peshkovsky "Escala Industrial de procesamiento de líquidos por cavitación acústica de alta intensidad - la teoría subyacente y principios de diseño de equipos de ultrasonidos", en: Nowak F.M, ed., Sonochemistry: teoría, reacciones y síntesis y aplicaciones, Hauppauge, NY: editores de la ciencia Nova; 2010.
- ^ A.S. Peshkovsky, S.L. Peshkovsky "Teoría de la cavitación acústica y principios de diseño de equipos para aplicaciones industriales de ultrasonido de alta intensidad", serie del libro: física, investigación y tecnología, Hauppauge, Nueva York: Nova Science Publishers; 2010.
- ^ Parvareh, A., Mohammadifar, A., Keyhani, M. y Yazdanpanah, R. (2015). Un estudio estadístico sobre termal los efectos secundarios de mezclado ultrasónico en un sistema gas-líquido. En: El 15 º iraní Nacional Congreso de ingeniería química (IChEC 2015). doi:10.13140/2.1.4913.9524
Véase también
- Sonochemistry
- Sonoluminiscencia
- Ultrasonido
- Kenneth S. Suslick
- Limpieza ultrasónica