Ультразвуковое устройство и технология разложения воды и получения водорода

 

Предложен новый оригинальный ультразвуковой электроосмотический водородный генератор, содержащий полую камеру с водным раствором, и размещенные в нем вертикальными капиллярами, с их верхними торцами выше уровня воды, и электроды по торцам этих капилляров, присоединенные к источнику электроэнергии, причем устройство дополнено ультразвуковыми генераторами, размещенными по торцам капилляров и электронным диссоциатором водяного тумана, размещенного над уровнем жидкости, и выполненного в виде двух электродов, присоединенных к электронному генератору высокочастотного импульсного электромагнитного излучения.

Полезная модель относится к электрохимии а конкретнее, к водородной энергетике и может быть полезно использована для получения топливной смеси с высоким содержанием водорода из любых водных растворов.

Известны устройства прямого электрохимического разложения (диссоциации) воды и водных растворов на водород и кислород путем пропускания через воду электрического тока. Их главное достоинство — простота реализации. Главные недостатки известного водородного генератора-устройства-прототипа — низкая производительность, значительные энергозатраты и низкий к.п.д. Теоретический расчет требуемой электроэнергии для выработки 1 м3 водорода из воды составляет 2,94 квт-час, что пока затрудняет использование данного способа получения водорода в качестве экологически чистого топлива на транспорте. (кн. «Химическая энциклопедия», т.1, м., 1988 г., с.401)

Наиболее близким устройством (прототипом) по конструкции и того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является известный электролизер — простейший водородный генератор, содержащий полую камеру с водным раствором(водой), электроды, размещенные в нем, и присоединенный к ним источник электроэнергии (кн. «Химическая энциклопедия», т.1, м., 1988 г., с.401)

Сущность работы прототипа — известного водородного генератора состоит в электролитической диссоциации воды и водных растворов под действием электрического тока на Н2 и О2.

Недостаток прототипа состоит в низкой производительности водорода и значительных затратах электроэнергии.

Целью данного изобретения является модернизация устройства для улучшения его энергетической эффективности.

Технический результат, данной полезной модели состоит в техническом и энергетическом усовершенствовании известного устройства, необходимом для достижения поставленной цели.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство, содержащее полую камеру с водным раствором, электроды, размещенные в воде, присоединенный к ним источник электроэнергии, дополнено капиллярами, размешенными вертикально в воде, с верхними торцами выше уровня воды, причем электроды выполнены плоскими, один из которых размещены под капиллярами, а второй электрод выполнен сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем зазор между торцами капилляров и вторым электродом и параметры электроэнергии, подаваемой на электроды выбирают по условию обеспечения максимальной производительности по водороду, причем регуляторами производительности является регулятор напряжения упомянутого источника и регулятор зазора между капиллярами и вторым электродом, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй — выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана содержащим пару электродов, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА В СТАТИКЕ

Устройство для получения водорода из воды (фиг.1) состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее водного раствора жидкости 2, из тонко пористого капиллярного материала 3, частично погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней. В состав данного устройства входят также высоковольтные металлические электроды 4, 5, размещенные по торцам капилляров 3, и электрически присоединенные к выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 10, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над торцом капилляров 3, например, параллельно ему на расстоянии. достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3. Другой высоковольтный электрод 4 размещен в жидкости параллельно нижнему торцу капиллярного, например, пористого материала 3 Устройство дополнено двумя ультразвуковыми генераторами 6, один из которых размещен в жидкости 2, почти на дне емкости 1, а второй размещен над уровнем жидкости, например на сетчатом электроде 5.

Устройство содержит также электронный диссоциатор молекул активированного водного тумана, состоящий из двух электродов 7, 8, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору 9 высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, перекрывающим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов. Устройство дополнено также колоколом 12, размещенным над емкостью 1 — сборным газовым коллектором 12, в центре которого размещен выводной патрубок для вывода топливного газа и Н2 к потребителям. По существу, узел устройства, содержащий электроды 4, 5 с блоков высокого напряжения 10 и капиллярный узел 3 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1.. Блок 10 позволяет регулировать скважность

импульсов и напряженность знакопостоянного электрического поля от 0 до 30 кВ/см.

Электрод 5 выполнен металлическим дырчатым или сетчатым для обеспечения возможности беспрепятственного пропускания через себя образуемого водяного тумана и топливного газа с торца капилляров 3. В устройстве имеются регуляторы и приспособления для изменения частоты импульсов и их амплитуды и скважности, а также для изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности капиллярного испарителя 3(на фиг.1 они не показаны).

ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА РАБОТЫ УСТРОЙСТВА (РИС.1)

Вначале наливают в емкость 1 водный раствор, например активированную воду или водо-топливную смесь(эмульсию)2. предварительно смачивают ею капилляр 3 — пористый испаритель. Затем включают высоковольтный источник напряжения 10 и подают высоковольтную разность потенциалов к капиллярному испарителю 3, через электроды 4, 5, причем размещают дырчатый электрод 5 выше поверхности торца капилляров 3 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 4, 5. В результате, вдоль волокон капилляров 3 под действием электроосмотических а по сути — электростатических сил продольного электрического поля водные кластеры частично разрываются и сортируясь по размерам, всасываются в капилляры 3. Причем дипольные поляризованные молекулы жидкости разворачиваются вдоль вектора электрического поля и двигаются из емкости в направлении верхнего торца капилляров 3 к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос). Затем они, под действием электростатических сил, срываются этими электрическими силами поля с поверхности торца капилляра 3 — по сути электроосмотического испарителя и превращаются в частично диссоциированный поляризованный наэлектризованный водяной туман. Этот водяной туман выше электрода 5 затем интенсивно обрабатывают также импульсным поперечным высокочастотным электрическим полем, создаваемым между поперечными электродами 7, 8 электронным генератором высокой частоты 9. В

процессе интенсивного столкновения испаренных дипольных молекул и водных кластеров над жидкостью между собою с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между электродами 7, 8 происходит дополнительная интенсивная диссоциация (радиолиз) активированного водяного тумана с образованием топливного горючего газа.

Далее этот полученный топливный газ поступает самостоятельно вверх в газосборный колокол 12 и далее через выводной патрубок 13 подается потребителям, для приготовления синтетической топливной смеси, например во впускной тракт двигателей внутреннего сгорания и подачи его в камеры сгорания двигателя автотранспорта. В состав этого горючего газа входят молекулы водорода (Н2), кислорода (О2).водяного пара, тумана (h3O), а также активированные органические молекулы испаренных в составе прочего — углеводородных добавок. Экспериментально ранее показана работоспобность данного устройства и выяснено, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул водных растворов, существенно зависят и изменяются в зависимости от параметров электрического поля источников 9, 10 (напряженности, мощности), от расстояния между электродами 4, 5, от площади капиллярного испарителя 3, от вида жидкости, размеров капилляров и качества капиллярного материала 3. Имеющиеся в устройстве регуляторы позволяют оптимизировать производительность топливного газа в зависимости от вида и параметров водного раствора и конкретной конструкции данного электролизера. Поскольку в данном устройстве водный раствор жидкости интенсивно испаряется и частично диссоциирует на h3 и O2, под действием капиллярного электроосмоса, и ультразвука, а затем дополнительно активно диссоциирует вследствие интенсивных соударений молекул испаренного водного раствора посредством дополнительного поперечного резонансного электрического поля, то такое устройство получения водорода и топливного газа потребляет мало электроэнергии и поэтому существенно в десятки сотни раз экономичнее известных электролизных водородных генераторов.

Ультразвуковое устройство для получения водорода из воды и любого водного раствора, содержащее емкость с водой или водным раствором, металлические электроды, размещенные в ней, и присоединенный к ним источник электроэнергии, отличающееся тем, что оно дополнено капиллярами, размещенными вертикально в этой камере, с их верхними торцами выше уровня водного раствора, причем один из двух электродов размещен в жидкости под капиллярами, а второй электрод выполнен подвижным и сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй размещен выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также резонансным электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана, содержащим пару электродов, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, содержащим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов.

Разложение воды под действием звука описано ещё в «Юном технике»

— У ада и небес есть свои границы, защита, охрана, воины, ворота. Зачем им все это?
— Людей боятся, вот и окопались как могли…

«Непонятное устройство, стоявшее на столе Кили, имело сверху нечто вроде помеси форсунки и воронки. Кили некоторое время дул в него, а затем вылил туда порядка 18 литров воды. Через некоторое время манометр показал давление в 680 атмосфер, и Кили объявил, что вода дезинтегрировалась, а в генератор поступил так называемый «эфирный пар», способный приводить в действие любые механизмы. В доказательство Кили запустил находившийся тут же небольшой «вечный двигатель».»

«В 1884 году Кили продемонстрировал эфирную пушку, которая при немалом скоплении народа бесшумно выстрелила на 270 метров 140-граммовым ядрышком. В 1890-е Кили больше внимания стал уделять энергии, извлекаемой из чистых вибраций. без всякого эфирного пара. Последним его шоу (1897 год) стал вибрационный двигатель, имевший мощность 10 лошадиных сил при массе 91 килограмм.»

«Дезинтегратор состоял из перестраиваемого резонатора, внутренности которого Кили держал в секрете, системы камертонов, воронки для воды и приёмного устройства для звука. На демонстрациях изобретатель шумел в «микрофон», заливал воду в воронку, камертоны вибрировали, внутри резонатора что-то происходило, и подсоединённый к нему электродвигатель начинал работать.»

«камертоны вибрировали, внутри резонатора что-то происходило»

dmitrijan:Разложение воды под действием звука описано ещё в «Юном технике». Как вариант получаем пар или смесь газов. Проблема лишь в отделении водорода от кислорода, рванёт запросто.

При этом можно снимать немалый заряд за счёт распада воды. Вообще-то такие элементы делают — туда нужно влить воду, спирт или даже бензин и получить электричество. Капризное устройство однако.

Собственно просто и банально.

Хотя приспособить эти устройства пока не придумали особо куда. Можно получать водородо-кислород для двигателя. Можно увлажнять комнату, можно сушить бельё, можно греть еду.

Собственно СВЧ печка этим и занимается, за счёт разложения жидкости нагревает еду.

Ну можно облака разгонять и дождик конденсировать и лить на головы врагов или на поля.

Собственно, так или иначе этот эффект используют нынче. Хотя самое большое распространение этот эффект нашёл в нагреве еды.

Ну можно гранит или чего там на надо, сверлить.

В целом технология недалеко ушла от забивания клина и поливания оного водой, чтобы тот разбух и разломил, только технологичней.

Вода весьма хороший абразив, особенно если усилить это свойство за счёт её «вскипания». Будет резать не хуже алмазной крошки, даже лучше.

elektromexanik: И опять резонансные явления. Только их надо рассматривать немного шире. Именно как работу с эфиром.

dmitrijan: Проблема лишь достаточной точности подачи рабочего инструмента, но она решается, за счёт УЗ форсунок, которые сразу подают воду нужного вида на обрабатываемый материал.

Ну и как побочный эффект, можно крошить материал, который будет распадаться, подавая тот же УЗ на кромку. Без всякого механического воздействия материал теряет атомарные связи и распадается. Хотя зона воздействия очень узкая, потому распылить камень не получится, а вот сделать дырку, сдув «пыль», легко. Как горячим ножом резать масло.

Пока проблема в материале рабочих кромок, но технически всё это решаемо даже на уровне современной техники.

Только пропадёт антураж. Не будет романтики звука тр-ррррр, и общности людей, что хотят этот перфоратор засунуть его владельцу куда нить и поглубже.

Нечто типа «карандаша», который при надавливании на стену, выдавливает в ней отверстие.

Там даже звук неслышен.

По сути «шуруп» просто вдавливается в стену через такое устройство, которое делает материал податливым рядом с ним, а после, когда его отводят, бетон опять твердеет. Шуруп так и застревает в «камне».

Технология мало отличается от прохождения ростка через камень.

С одной стороны мы трудно и нудно ломаем тот же асфальт, прикладывая массу усилий. А с другой стороны, слабый росток может взломать нам покрытие дороги, не особо напрягаясь.

Мы забиваем гвозди так:

Быстро и сильно.

Слабый росток ломает асфальт так:

Естественно есть несколько путей решения. Можно применять силу, можно применять «хитрость».

Если мы ломимся через камень напрямую, то росток поступает философски – он ищет щель или трещинку, и начинает её расширять, постепенно ломая монолит, пробивая себе дорогу. В сути это работа клина, за счёт расширения жидкости, просачивающейся в трещину.

Т.е. если камень не имеет достаточных трещинок для просачивания жидкости, то такой камень росток не взломает. Но если накернить дырочку и пустить росток, то тогда лишь дело времени.

В сути данную технологию можно легко перенять, адаптировав, ускорив процесс сжатия-расширения жидкости многократно, например, за счёт УЗ, и тогда то, что росток делает за недели, можно сделать за секунды.

Хотя нынче данная технология применяется, но с понятной нам стороны:

По сути, отбойный молоток и делает возвратно-поступательные движения, что значительно ускоряют процесс. Однако для этого нужен крепкий наконечник.

Но вода тоже довольно твёрдая при определённых условиях. Ведь если просто в воду войти – она мягкая, а если с разбегу, то весьма твёрдая. Т.е. вместо долота можно использовать воду, но под значительной скоростью.

dmitry_9_9_9: Фукусима, прорастающие растения сквозь асфальт

elektromexanik: Такие на треногах устанавливают.

dmitrijan: И эта технология используется и водой режут.

Однако и тут есть недостатки.

Резка водой не совсем отбойный молоток.
Осталось пойти дальше и совместить технологии, и можно при помощи воды и без всякой такой-то матери вдавливать те же крепежи прямо в стену без всякого тр-рррр шума.

В сути все компоненты технологии уже есть в наличии и даже изготавливаются серийно.

elektromexanik: Тогда вода для передачи колебаний совместно стене и детали?

dmitrijan: С другой стороны, конечно, применение такой технологии напоминает не прорубание, а смягчение материала, в который проходит рабочий инструмент. Но зато можно прямо на камне выдавливать иероглифы, как вариант, пугая учёных потомков росписями тинэйджеров на стенах зданий.

Вода передаёт колебания — она отличный несжимаемый проводник колебаний. Лучший и самый доступный в нашей физике.

Причём настолько текуча, что может плотно прилегать к обрабатываемому материалу по всей обрабатываемой поверхности, оставляя за собой отполированные плоскости без каких либо следов инструмента.

Т.е. после такой обработки даже полировать не нужно и удалять мелкие дефекты и трещины, их просто не будет.

Собственно и эта технология применяется, когда на вибростолах равномерно перемешивают материал, а полотно дороги становится на порядок прочнее после такой обработки. Да и детали делают с такой «закалкой», кромки тех же шестерёнок после УВЧ значительно превосходят по износостойкости своих собратьев.

elektromexanik: Осталось сделать способ просто совмещения двух материалов. Тогда можно будет обойтись и без сварки и без клепки и прочих традиционных способов соединения.

dmitrijan: Так делают же, для металлов и камня есть такие УВЧ, когда материал сжимают и он даже не спекается, а происходит диффузия.

Так делают без склейки разные штучки, где может быть зона разных металлов с разными свойствами в одном флаконе.

Даже детали варят так.

elektromexanik: Видимо дороговата пока технология.

dmitrijan: У любой технологии своя ниша, своё применение. Если сказано, что применять для металлов, значит для металлов.

С металлом проще, у него компоненты внутри материала. Так закаливают зубья шестерни.

Причём такой ремонт можно производить, даже не снимая.

elektromexanik: Индукционный нагрев. А как с непроводящими материалами?

dmitrijan: В данном случае материал уже содержит компоненту для воздействия. Т.е. примерно как если нам нужно разогреть еду в СВЧ, то она должна содержать хоть сколько-то воды.

Соответственно для других материалов используем либо другие частоты, либо материал воздействия, типа катализатора или переходника, который преобразует воздействие.

Вода, как переходник при передаче ВЧ весьма подходит.

Т.е. если на камень мы не можем непосредственно воздействовать схожим образом, то нам ничего не мешает предварительно «смочить» нужное место, а потом оказать воздействие.

elektromexanik: Принципиальных противоречий вроде нет.

dmitrijan: Масло же мы используем, как посредник. Да и в химических реакциях есть элементы, что в реакции не участвуют, но без них реакция не получится.

Как пример. Индукционные плиты. Они могут нагревать металлы, но не еду. Как мы поступаем? Мы на индуктор ставим сковородку, на которой уже нагреваем еду.

Т.е. сковорода в данном процессе является обычным катализатором нагрева.

Индуктор ведь, в сути, тот же вибрирующий инструмент, который воздействует на материалы на определённых частотах.

Принцип отбойного молотка или клиньев меняется мало.

Даже отопление делают.

elektromexanik: Но культура производства…

Губит людей не пиво, а разгильдяйство!

dmitrijan: Причём схемка проста и легко повторима.

Характерные ряды элементов и выносной рабочий элемент, который, собственно, может быть на некотором расстоянии от самого аппарата, и представляет собой совсем простое устройство.

И сводится…

Ой, палочка с катушечкой на проводе!

elektromexanik: Ну так это только исполнительный элемент.

dmitrijan: Причём не обязательно объёмной, а может быть плоской и даже в корпусе.

Причём если промышленно для индукционных плит индукторы мотают как тот же бифиляр.

Это для наглядности свидетелям секты всё украдено и Теслы.

Так мотают и весьма, весьма витиеватые конструкции.

elektromexanik: Хотя те катушки пока остаются некой заковыристой загадкой.

dmitrijan: Т.е. ничто нам не мешает намотать индуктор хоть плоским, хоть круглым, хоть длинным. Ничего особо от этого не поменяется.

elektromexanik: Мешает только отсутствие понимание, что собственно изменяется при смене формы катушки.

Кроме формы поля.

dmitrijan: Мотать на круглое проще и технологичней, но если намотать ан плоское, то компактней.

Получаем такую длинную плоскую палку с намоткой.

Хотя мотают даже так:

И даже так:

elektromexanik: С бифилярной намоткой есть некоторая неопределённость. У Тесла это две секции которые включены последовательно и суммарная индуктивность значительно возрастает вместе с межвитковой ёмкостью. А вот встречное включение или намотка сложенным вдвое проводом вообще обнуляет классический параметр индуктивности.

dmitrijan: Хотя такая круглая удобней, но плоская лучше работает.

Есть безындукционная намотка, когда ЭДС самоиндукции нивелируется, аля лапша.

elektromexanik: А есть литцендрат, который увеличивает добротность контура.

dmitrijan: Знаменитая лапша, позволившая победить в линиях связи противную ЭДС самоиндукции.

elektromexanik: Витая пара ещё круче.

dmitrijan: Собственно такой же принцип можно применять в катушках и трансформаторах, избавившись от паразитной ЭДС самоиндукции.

Витая пара следствие лапши.

elektromexanik: Это что же получается, все кому не лень теперь смогут бесплатную розетку себе сделать? А на работу кто ходить будет?

dmitrijan: Неее, безплатной розетки не будет по любому. Но жаждущие халявы всё так же будут вздыхать про упущенную выгоду шкуры неубитого ими медведя.

elektromexanik: Как то сурово очень ))

dmitrijan: Зато каждый может осуществить и инструкция есть в картинках.

Хотя трудности могут возникнуть на шаге 2.

Но потенциально каждый, имеющий смартфон и достав инструкцию из инета, может осуществить.

elektromexanik: Вон француз то, прямо в огороде вечный двигатель собрал и даже секретов нет никаких. Вот почему никто не кинулся повторить?

Крутится на его участке и никто его не угнетает кроме жены…
http://vitanar.narod.ru/revolucio/revolucio6/revolucio6.html

dmitrijan: Дык скрывает, озорник!

elektromexanik: Или тогда не будет повода покричать, что, скрывают, преследуют, мировая закулиса и прочий бред.

dmitrijan: Народ же не очень-то рвётся же вон и тесла мобили скупать, спасая экологию.

elektromexanik: Вон в музее тоже стоит себе, посетителей развлекает.

Ну и Тестатика тихо и мирно работает аж с 80 годов.

http://friends.kz/uploads/posts/2008-02/1204007201_testatika_022.jpg

dmitrijan: Там износ рабочих поверхностей сильный.

elektromexanik: Главное что работает и никому реально это не нужно.

dmitrijan: Ну это пока не переведут всех, а до этого будут в комментах причитать, что им никто не делает и не уговаривает. Потом будут вещать, что это вредно и что у них старческое слабоумие проявилось именно поэтому, что их облучают. Ноги трясутся, руки не держат, глаза не видят – это не возраст, а происки врагов.

На заре электрификации, как-то был случай: уговорили одну помещицу провести себе электричество и повесить лампочку. Потом посмотрели счёт за энергию, и удивились, слишком мало, решили проверить. Так бабулька входит в дом, включает лампочку, доходит до стола со свечками, зажигает свечку, гасит электролампочку.

А сколько народу причитает, что в их время планшетов небыло, а нужно читать экологически чистые книги? А им когда-то говорили, что читать под одеялом с фонариком вредно. И т.д. А поколение планшетов будет уверять, что вредно носить виртуальные очки, нужно пользоваться планшетом.

Одно время уверяли, что наушники тычки жутко сажают слух, не то что большие. Кто-то скажет, что мониторы сажают зрение. Жить вообще смертельно опасно!

Комментировали: elektromexanik, dmitrijan
Сложил воедино: Владимир Мамзерев. 25.05.2017

Tags: Волновое воздействие.

разложение молекулы

Метод основан на разложении молекулы полихлорпинена с последующим определением иона хлора.[ …]

Разложение молекулы при поглощении света (радиации) на молекулы с меньшим числом атомов или на атомы, которые могут быть ионизированными. Напр., Ф. кислорода и азота в ионосфере при поглощении ультрафиолетовой радиации. Ф. происходит в ионосфере при поглощении гамма-лучей, рентгеновых лучей и наиболее коротковолновой ультрафиолетовой радиации.[ …]

Проведение анализа. После разложения молекулы ЦТМ удаляют серную кислоту и остаток растворяют в 2 мл 0,5 н. раствора соляной кислоты. Добавляют 2 мл 7,5% раствора триэтаноламина, 2 мл 20% раствора едкого натра и перемешивают. Затем прибавляют 0,5 г сульфита натрия для удаления кислорода, 2 капли 0,5% раствора желатины и перемешивают.[ …]

Принцип метода. Метод основан на разложении молекулы циклопентадиенилтрикарбонила марганца (ЦТМ) смесью концентрированных кислот (азотной и серной) с последующим колориметрическим определением ионов марганца. [ …]

Полученная цифра показывает, что для разложения молекулы воды на составные части — водород и кислород требуется космическая скорость. Ее не могут получить молекулы воды в штормовых волнах даже при сильном урагане с ветром около 200 км/ч. Необходима скорость примерно на два порядка выше.[ …]

Колориметрическое определение ионов марганца после разложения молекулы ЦТМ смесью концентрированных кислот — серной и азотной.[ …]

Предельная концентрация для рыб составляет 1700 мг/л [4]. Фотохимическое разложение молекулы наступает, однако, при прямом солнечном свете в присутствии кислорода, при этом образуются простые соединения циана или синильная кислота. Смертельная концентрация равна 0,3 мг/л CN, при исходной концентрации комплексного железистосинеродистого иона — 1,34 мг Iл [93].[ …]

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон 03. Его образование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовой радиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Для образования озона необходимы свободные атомы кислорода, которые возникают при разложении молекул 02 под воздействием квантов излучения в ультрафиолетовой области.[ …]

Почва является основным аккумулятором пестицидов, которые накапливаются в ней в результате адсорбции их молекул почвенными коллоидами. Чем выше доза внесения и устойчивее сам токсикант, тем длительнее он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены токсичные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращиваемой после обработанной ими кукурузы. Одновременно в почве протекают и процессы разложения молекул пестицидов, характер и скорость которых зависят от химической природы препаратов, а также от водно-физических характеристик и химического состояния почвы.[ …]

Далее мы рассмотрим функционирование центров фотосинтети-ческих реакций (рис. 3) и проследим судьбу протонов и электронов, образующихся в результате разложения молекул воды [ …]

Водород — признанное топливо будущего. Ведь все известные преобразователи энергии волн в электроэнергию сложны и дороги. Ничего подобного раньше, как будто, никто не наблюдал. А может быть, это «красный прилив» — так называется редкое явление, когда волны окрашиваются в красный цвет благодаря большому количеству в воде особых планктонных организмов.[ …]

Существует гипотеза неорганического происхождения свободного кислорода в атмосфере Земли. Согласно этой гипотезе, существование в верхних слоях атмосферы процесса разложения молекул воды на водород и кислород под действием жестких космических излучений должно иметь следствием постепенную утечку легкого, подвижного водорода в космическое пространство и накопление в атмосфере свободного кислорода, что без всякого участия жизни должно восстановительную первичную атмосферу планеты превратить в окислительную. По расчетам, этот процесс мог за 1-1,2 млрд. лет создать на Земле окислительную атмосферу. Но он неизбежно идет и на других планетах Солнечной системы, причем в течение всего времени их существования, а это примерно 4,5 млрд. лет. Тем не менее ни на одной планете нашей системы, кроме Земли и, с несравненно меньшим содержанием кислорода, Марса, практически нет свободного кислорода и до сих пор их’атмосферы сохраняют восстановительные свойства. Очевидно, и на Земле этот процесс мог повысить содержание окислов углерода и азота в атмосфере, но не настолько, чтобы сделать ее окислительной. Так что наиболее правдоподобной остается гипотеза, связывающая наличие на Земле свободного кислорода с деятельностью фотосинтезирующих организмов.[ …]

Определение хлористого метилена проводят методом сжигания паров его в кварцевой трубке или спиртового раствора в лампочке, а также в приборе Института имени Эрисмана. При этом происходит полное разложение молекулы и определение проводят по иону хлора.[ …]

Гидрокрекинг во многом сходен с каталитическим крекингом, но отличается от него высоким давлением и присутствием водорода, тормозящего образование оле-финов. Он происходит со значительной деструкцией (разложением молекул сырья), позволяющей получать из более тяжелых углеводородов более легкие. Гидрокрекинг — одно- или двухступенчатый процесс с неподвижным или движущимся слоем катализатора. Процесс проходит в среде водорода при избыточном давлении 3-15 МПа и температуре на первой ступени до 420 °С и на второй до 450 “С. Расход водорода составляет до 4% на исходное сырье.[ …]

Груне (Gruñe) и Элиассен (ЕHassen) [7] в результате многочисленных опытов доказали, что радиоактивность 10 мк/л, вызываемая изотопом фосфора F32, не оказывает какого-либо значительного влияния на биохимические процессы разложения молекулы. Руххофт (Ruchhoft) [8] на основании лабораторных исследований доказал, что 1,4 гамма-плутония в литре сточной воды после 23-часовой обработки активным илом абсорбируется последним на 96%. Для извлечения из очищенной воды суспензированных мелких хлопьев ила необходима окончательная очистка сточной воды на песчаных фильтрах. Подобным образом Штрауб [1 ] произвел обогащение радиоактивного йода (J131) на 90%, применяя аэротенки с 24—48-часовой продолжительностью аэрации. Кроме того, он снизил на 60% радиоактивность концентрата, полученного на установке выпаривания и представляющего собой смесь различных радиоизотопов, путем 48-часового перемешивания с отстоявшимся активным илом. В этом отношении необходимо упомянуть о биологических фильтрах, в которых, однако, образование ила происходит меньше, чем в аэротенках. На опытном биологическом фильтре удалось добиться понижения радиоактивности плутония в искусственно составленной воде на 75 %. Изотоп йода J131 на биологических фильтрах может быть уловлен по крайней мере на 85%.[ …]

При совместном использовании озонирования и ультразвука повышается эффективность очистки по ХПК, а также усиливается бактерицидный эффект. Ультразвуковая обработка воды позволяет снизить на 70—90% количество требуемого для дезинфекции озона. Механизм взаимодействия между озоном и ультразвуком, порождающий явления синергизма, довольно сложен, и не все еще в нем понятно. Предполагается, что распространение интенсивных ультразвуковых волн в воде вызывает явление кавитации, которая значительно повышает степень разложения молекул окислителя, стимулируя образование свободных радикалов. Кроме того, вследствие возникновения микротурбулентности, сопровождающей ультразвуковое излучение, ускоряется переход озона из газовой фазы в растворенное состояние.[ …]

Вейслер [126], Линдстром [50] и Эльпинер [19] обобщили данные о химических эффектах при ультразвуковой кавитации и нашли, что они подобны явлениям радиационной химии. При очень низких интенсивностях ультразвука, когда нет кавитации, нет и химических изменений. Однако при критической интенсивности ультразвука, т. е. при зарождении кавитационных пузырьков, образуется Н2О2, причем выход Н202 пропорционален содержанию растворенного кислорода в жидкости и интенсивности кавитации. БеЗО в 1,1 н. Н2304 в процессе ультразвуковой кавитации происходит окисление двухвалентных ионов железа в трехвалентные. Реакция окисления облегчается в присутствии кислорода, ослабляется при наличии водорода и полностью исключается при наличии гелия в растворе. Измеряя внутреннее трение, Джин и Мессино [30] показали, что образцы тантала при выдержке в воде в условиях ультразвуковой кавитации поглощают атомы водорода, выделившиеся, по-видимому, при разложении молекул воды. Эти химические эффекты кавитации наблюдаются не только при ультразвуковой кавитации, но также в гидродинамических трубах и в гидравлических установках [19, 39].[ …]

Ультразвуковая гомогенизация и диспергирование:VCX 500/750

VCX 500/VCX 750 — это мощные и универсальные ультразвуковые гомогенизаторы мощностью 500 и 750 Вт для работы с широким спектром органических и неорганических материалов, объемом от 250 мкл до 1 л.

VCX 500/VCX 750 — это мощные и универсальные ультразвуковые гомогенизаторы мощностью 500 и 750 Вт для работы с широким спектром органических и неорганических материалов, объемом от 250 мкл до 1 л. Используя различные аксессуары, система может иметь множество применений (производство наноматериалов, разрушение клеток, гомогенизация, эмульгирование, дезагрегация и деагломерация, а также использование в области сонохимической обработки).

В стандартный комплект поставки входит зонд стандартного диаметра 13 мм со сменным наконечником. К прибору также доступно множество дополнительных аксессуаров для решения практически любой задачи.

Особенности:
• Отображение на экране количество энергии и мощность;
• Автоматическая регулировка и контроль частоты;
• Постоянное отображение параметров на дисплее;
• Контроль времени обработки от 1 сек до 10 часов;
• Компактный дизайн
• Импульсный режим

---

АКСЕССУАРЫ ДЛЯ VCX 500/750
ЗОНДЫ

Ø наконечника: 13 мм Кат.№ 630-0220 (Винтовой)            630-0219 (Сплошной) Объем: 50-250 мл Амплитуда: 115 мкм

Ø наконечника: 19 мм Кат.№: 630-0207 (Винтовой)            630-0208 (Сплошной) Объем: 100-500 мл Амплитуда: 60 мкм

Ø наконечника: 25 мм Кат. №: 630-0210 (Винтовой)            630-0209 (Сплошной) Объем: 200-1000 мл Амплитуда: 35 мкм

Зонды изготовлены из высококачественного титанового сплава (Ti-6Al-4V) из-за его высокой прочности на разрыв, хороших акустических свойств, высокой устойчивости к коррозии, низкой токсичности и отличной устойчивости к кавитационной эрозии. Они автоклавируются и доступны с винтовым концом для сменных наконечников, микронаконечников или удлинителей.	Сменный	Сплошной
Так как наконечники зонда со временем покрываются ямками или разрушаются, и их необходимо заменять. Зонды со сменным наконечником используются только для водных проб. Зонды со сплошным наконечником могут использоваться со всеми типами образцов (водные растворы, органические растворители, жидкости с низким поверхностным натяжением).

---

СМЕННЫЕ НАКОНЕЧНИКИ

Стандартные зонды 13, 19 и 25 мм доступны со сменными наконечниками для использования с растворами на водной основе.
Кат.№:630-0406 Ø наконечника: 13 мм	Кат.№:630-0407 Ø наконечника: 19 мм	Кат.№: 630-0408 Ø наконечника: 25 мм

---

КОНУСНЫЕ МИКРОНАКОНЕЧНИКИ
Микронаконечники позволяют обрабатывать образцы в небольших сосудах или пробирках. Конусные микронаконечники ввинчивается в винтовой конец стандартного зонда 13 мм вместо сменного наконечника.

Ø наконечника: 2 мм Кат.№: 630-0417 Объем: 0. 2-5 мл Амплитуда: 170 мкм

Ø наконечника:3 мм Кат.№: 630-0418 Объем: 1-15 мл Амплитуда: 200 мкм

Ø наконечника: 5 мм Кат.№: 630-0419 Объем: 5-20 мл Амплитуда: 210 мкм

Ø наконечника: 6 мм Кат.№: 630-0420 Объем: 10-50 мл Амплитуда: 180 мкм

Конусные микронаконечники прикрепляются к стандартному 13 мм зонду (кат.номер 630-0220)

---

СТУПЕНЧАТЫЕ МИКРОНАКОНЕЧНИКИ
Ступенчатые микронаконечники состоят из двух частей: соединительной муфты и микронаконечка. Соединительная муфта вкручивается вместо стандартного зонда, и благодарю уменьшенному диаметру появляется возможность для работы с сосудами с узким горлышком.

Ступенчатый микронаконечник обеспечивает более низкие амплитуды и полезен при работе с образцами объемом менее 1 мл.

Соединительная муфта Кат.№: 630-0421

Ø наконечника: 2 мм Кат.№: 630-0423 Объем: 0.2-5 мл Амплитуда: 110 мкм

Ø наконечника: 3 мм Кат.№: 630-0422 Объем: 1-15 мл Амплитуда: 110 мкм

Ø наконечника: 6 мм Кат.№: 630-0435 Объем: 10-50 мл Амплитуда: 80 мкм

Ступенчатые микронаконечники прикрепляются к соединительной муфте (кат.номер 630-0421)

---

УДЛИНИТЕЛИ

Удлинители ввинчиваются в наконечники с винтовой резьбой одинакового диаметра вместо сменного наконечника. При работе с высокими узкими сосудами, такими как колбы Эрленмейера, рекомендуются удлинители, которые увеличивают длину стандартного зонда на 127 мм.
Кат.№:630-0410 Ø наконечника: 13 мм Длина: 127 мм	Кат.№:630-0409 Ø наконечника: 19 мм Длина: 127 мм	Кат.№: 630-0444 Ø наконечника: 25 мм Длина: 127 мм

---

ЗОНДЫ С ВЫСОКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ

Зонды с высоким коэффициентом усиления обладает вдвое большей амплитудой по сравнению со стандартными зондами того же диаметра. Зонды с высоким коэффициентом усиления несовместимы с бустерами.

Ø наконечника: 19 мм Кат.№: 630-0306 Объем: 100-500 мл Амплитуда: 115 мкм

Ø наконечника: 25 мм Кат. №: 630-0310 Объем: 200-1000 мл Амплитуда: 65 мкм

---

ДВОЙНОЙ ЗОНД

Зонд с двумя датчиками позволяет одному гомогенизатору работать с двумя образцами одновременно. Комплект состоит из алюминиевого основного зонда (Кат.номер 630-0562) и двух стандартных зондов 19 мм (Кат.номер 630-0208). Расстояние от центра до центра зонда составляет 114 мм. При использовании с мощностью 750 Вт двойной зонд способен выдавать до 375 Вт на каждый зонд.

Кат.№: 630-0525

МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ ЗОНДЫ
Многоэлементные зонды повышают производительность и сводят к минимуму монотонную работу за счет одновременной обработки множества образцов. Доступны блоки с 4, 8 и 24 наконечниками и совместимы с системами мощностью 500 или 750 Вт.

4-элемента Кат.номер: 630-0559

8-элементов Кат.номер: 630-0586

16-элементов Кат.номер: 630-0699

24-элемента Кат.номер: 630-0579

Ø наконечника: 19 мм Объем: 0.5-15 мл Амплитуда: 120 мкм

---

ЗАЩИТА ОТ ЗВУКА

	Ультразвуковая обработка производит высокий шум, который происходит от стенок сосуда и поверхности жидкости. Звукоизоляция снижает уровень шума до комфортного уровня. В комплект поставки входит опорный стержень и зажим для конвертера.
	Внешние размеры: 775 x 343 x 330 мм Внутренние размеры: 737 x 318 x 305 мм Кат. номер: 830-00427

---

ПРОТОЧНАЯ ЯЧЕЙКА (СРЕДНЕГО ОБЪЕМА)

Проточная ячейка позволяет непрерывно обрабатывать объемы от 1 л и более. Устройство изготовлено из нержавеющей стали и имеет штуцеры для шланга 6 мм. Максимальный расход 0,5 л/мин. В комплект поставки входит зонд проточной ячейки со сплошным наконечником 13 мм, объем жидкости внутри камеры с установленным зондом составляет 65 мл. Рекомендуется использование насоса для регулировки скорости (в комплект поставки не входит). Проточная ячейка Кат.№:630-0651 Сменный зонд Кат.№:630-0644

---

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ЧАША

Ультразвуковая чаша может обрабатывать несколько закрытых пробирок (сосудов) одновременно без контакта с ультразвуковым зондом. Этот исключает перекрестное загрязнение, вспенивание пробы и перегрев, которые могут возникнуть при использовании стандартного зонда. Ультразвуковая чаша позволяет эффективно обрабатывать образцы объемом менее 200 мкл.

---

ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЯЧЕЙКА ТИПА «РОЗЕТКА»

Охлаждающая ячейка обеспечивает равномерную обработку при низких температурах. Вам необходимо заполнить ячейку образцом и поместить в циркуляционный термостат. Под действие ультразвуковой обработки образец будет циркулировать под зондом и через охлаждающие рукава. Ячейка 300 мл Кат.номер: 830-00001 Ячейка 30 мл Кат.номер: 830-00003

ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЯЧЕЙКА С ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Стакан с жидкостной рубашкой прикрепляется к чиллеру/циркуляционному термостату. Охлажденная вода циркулирует вокруг жидкости внутри стакана, поддерживая желаемую температуру образца. Ячейка 100 мл Кат.номер: 830-00010 Ячейка 10 мл Кат.номер: 830-00009

---

СОНОХИМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Химические эффекты ультразвука разнообразны и включают резкое улучшение как стехиометрических, так и каталитических реакций. В некоторых случаях ультразвуковая обработка может значительно увеличить реактивность. Это происходит за счет акустической кавитации; образование, рост и взрывное схлопывание пузырьков в жидкости.

Во время кавитационного схлопывания происходит интенсивный нагрев пузырьков. Локализованные горячие точки имеют температуру в диапазоне 5000 °C, давление, приближающееся к 500 атм., время жизни в несколько микросекунд и скорость нагрева и охлаждения более 109 К/с. Особый интерес для исследований сонохимии представляет тот факт, что кавитация генерирует высокоактивные свободные радикалы, которые значительно усиливают химические реакции.

Применения химических реакций существуют как в гомогенных жидкостях, так и в системах жидкость-твердое тело. Было также обнаружено, что ультразвук полезен для инициирования или усиления каталитических реакций как в гомогенных, так и в гетерогенных случаях.

СОСУДЫ ДЛЯ СОНОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ
Адаптер (кат. № 830-00014) прикручивается к специальному зонду (кат. № 630-0217). Стеклянная камера надвигается на адаптер и ввинчивается в камеру, сдавливая кольцо. Перемещение стеклянной камеры вверх или вниз на адаптере позволяет части зонда, выступающей из адаптера, погрузиться на оптимальную глубину в образец.

Реакционный сосуд 4-10 мл Два боковых отвода 14/20 Высота стеклянной камеры: 123 мм Кат. номер: 830-00011

Реакционный сосуд 10-50 мл Два боковых отвода 14/20 Высота стеклянной камеры: 120 мм Кат.номер: 830-00012

Реакционный сосуд 40-150 мл Три боковых отвода 14/20 Высота стеклянной камеры: 162 мм Кат.номер: 830-00013

	АДАПТЕР Длина 127 мм. Нержавеющая сталь. Кат.номер: 830-00014
	СОНОХИМИЧЕСКИЙ ЗОНД Используется с адаптером (кат.номер 830-00014) Кат.номер: 630-0217

Основные характеристики VCX 500

Выходная мощность: 500 Вт макс. Частота: 20кГц Размеры В x Ш x Г: 235 х 190 х 340 мм	Кабель для преобразователя: кат. номер 201-0300 Длина: 1,8 м
Ультразвуковой преобразователь: кат.номер CV334 Диаметр: 64 мм Длина: 183 мм	Набор инструментов: кат.номер 381-0005
Стандартный зонд: Кат.номер 630-0220 Диаметр наконечника: 13 мм (сменный наконечник) Длина: 139 мм Материал: Титановый сплав Ti6Al4V	Опционально: Подставка с зажимом: кат.номер 830-00459 Защита от звука: кат.номер 830-00427 Датчик температуры: кат.номер 830-00060

Основные характеристики VCX 750

Выходная мощность: 750 Вт макс. Частота: 20кГц Размеры В x Ш x Г: 235 х 190 х 340 мм	Кабель для преобразователя: кат.номер 201-0300 Длина: 1,8 м
Ультразвуковой преобразователь: кат. номер CV334 Диаметр: 64 мм Длина: 183 мм	Набор инструментов: кат.номер 381-0005
Стандартный зонд: Кат.номер 630-0220 Диаметр наконечника: 13 мм (сменный наконечник) Длина: 139 мм Материал: Титановый сплав Ti6Al4V	Опционально: Подставка с зажимом: кат.номер 830-00459 Защита от звука: кат.номер 830-00427 Датчик температуры: кат.номер 830-00060

Osnovy_vzaimodejstviya_ultrazvuka_s_biologicheskimi_obektami — Стр 4

Смесь таких веществ-антиоксидантов в клетке может привести к сильному тормозящему действию. При этом тормозящий эффект смеси может превосходить сумму эффектов тормозящего действия каждого из компонентов. Данное явление называется синергизмом.

Характер влияния ультразвука на химические реакции зависит от многих факторов: от частоты и интенсивности акустических колебаний, от температуры и давления, от природы и концентрации растворенных газов.

Некоторые реакции лишь ускоряются в ультразвуковом поле, другие же без воздействия ультразвука вообще не происходят.

Реакции, протекающие лишь при ультразвуковом инициировании в гомофазных растворах, представляют особый интерес и могут быть условно разделены на несколько классов.

1.Реакции между газами, парами воды и веществами с высокой упругостью пара в газовой фазе внутри кавитационной полости.

При схлопывании внутри кавитационного пузырька и в малой окрестности вокруг него температура и давление значительно выше критических для растворителя. Следовательно, локально достигаются сверх критические состояния, В таких условиях молекулы как растворителя, так и растворенных веществ, подвергаются термическому распаду с образованием атомов и радикалов. Наиболее детально изучен распад воды с образованием радикалов H и ОН Установлено эффективное разложение четыреххлористого углерода при ультразвуковой обработке.

Менее 10% радикалов Н и ОН, образующихся в кавитационном пузырьке из-за процессов рекомбинации, достигают жидкой фазы. При взаимодействии радикалов (при отсутствии молекул-захватчиков или частиц твердой фазы) образуется Н2О2. Образующийся при рекомбинации радикалов ОН водород пероксид ответственен за большинство реакций окисления, изучавшихся в водных растворах при ультразвуковой обработке. Сюда можно отнести, например, реакции окисления; .

Многие авторы отмечают, что заметному разложению при ультразвуковой обработке подвергаются вещества, летучесть которых несколько выше или сравнима с летучестью растворителя при данной температуре. Тогда внутри кавитационного пузырька давление пара растворенного вещества будет больше или сравнимо с давлением пара растворителя.

Если летучесть вещества значительно меньше летучести растворителя, то воздействие ультразвука может осуществляться только через другие механизмы.

1.Окислительно-восстановительные реакции, которые идут в жидкой фазе между растворенными веществами и образующимися в пузырьках продуктами ультразвукового расщепления молекул воды, газов и проникающих в кавитационную полость веществ с высокой упругостью парой.

2.Цепные реакции в растворе, инициируемые не радикальными продуктами Н и ОН распада молекул НзО, а каким-либо другим веществом, присутствующим в растворе и расщепляющимся в кавитационной полости.

4. Ультразвуковые химические реакции с участием синтетических и биологических полимеров.

Энергетический выход продуктов химических реакций, инициируемых ультразвуком, как правило, невелик. Поэтому на практике эти реакции используют лишь в исключительных случаях: либо когда нет другого способа получения продуктов, либо когда с ценой результата не приходится считаться.

Например, ультразвук нашел применение для инициирования полимеризации используемых в медицине и ветеринарии акрилатных клеев при ультразвуковой «сварке» костей и мягких тканей.

Следует отметить, что при ультразвуковом воздействии интенсификация диффузионных процессов в результате перемешивания жидкости (акустические потоки) может принести к ускорению химических процессов, протекающих в обрабатываемых растворах, однако этот эффект не связан с прямым химическим действием ультразвука,

Механохимические ультразвуковые эффекты и продукты реакций в кавитационных полостях в определенных условиях могут обусловить существенные изменения в биологических средах и должны учитываться при обсуждении механизма биологического действия ультразвука.

Ультразвуковая эрозия — это стойкие механические изменения на поверхности тел, граничащих с кавитирующей жидкостью, является результатом наложения химических, электрических и механических факторов, причем последним, очевидно, принадлежит ос- новная роль.

1.10. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СВЕЧЕНИЕ

Ультразвуковое свечение — это слабое свечение воды и некоторых других жидкостей, помещенных в ультразвуковое ноле. В разное время было выдвинуто более десяти гипотез, в той или иной мере объяснявших экспериментальные данные.

Первая группа гипотез основана на предположении о нагревании содержимого захлопывающегося пузырька до высоких температур. Другая группа гипотез — па представлении о возможности разделения зарядов на стенках пульсирующей полости, что приводит к электрическому пробою, который, как и высокие температуры, может иниции- ровать свечение и химические реакции.

Наряду с ионами и радикалами, долго существующими в среде, где нет веществ, способных с ними реагировать, в кавитационной полости образуются возбужденные молекулы, в том числе h3O*, которые уже спустя 10-9. ..10-8 с спонтанно возвращаются в исходное состояние, либо выделяя избыточную энергию в виде кванта электромагнитного излучения, либо рассеивают ее в виде теплоты.

В воде, насыщенной воздухом, под действием ультразвука с частотой 880 кГц кавитация начинается при средней интенсивности (SATA) 0,12 Вт/см2 (максимальная интенсивность 0,3…0,5 Вт/см2). При боковом освещении в воде, облучаемой ультразвуком, можно видеть облако пузырьков разных размеров, часть которых уносится из кавитационной зоны акустическими потоками. Практически одновременно с образованием пузырьков возникает ультразвуковое свечение, начинаются химические реакции и регистрируется

шум в широком диапазоне частот, а также ярко выраженная субгармоническая составляющая на частоте 440 кГц.

Увеличение частоты ультразвука приводит к повышению порога кавитации.

Зависимости интенсивности ультразвукового свечения, скорости химических реакций и электропроводности воды от интенсивности ультразвука имеют одинаковый характер, что доказывает их связь с кавитацией и отражает природу процессов, протекающих в пузырь- ках. Зависимость ультразвукового свечения от свойств растворенных в жидкости веществ позволяет использовать его в диагностических целях, например, в тех случаях, когда патологические процессы связаны с выбросом в плазму крови соединений, влияющих па ее свечение, возникающее при кавитации.

1.11. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ВОДУ И ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ

Если кубик льда подвергнуть действию ультразвука, льда внутри мутнеет и останется мутным, как бы запомнив результат ультразвукового воздействия.

Жидкая вода «помнит» любое, в том числе и ультразвуковое, воздействие лишь короткое время 10-9…10-12с. Поэтому неправомерно объяснять ультразвуковые эффекты «структурной памятью» поды.

Нетрудно подсчитать, что в этом случае ближайшие молекулы воды соседствуют па поверхности пульсирующего пузырька в течение примерно 10-9с. Следовательно, при кавитации поверхность пузырька не успеет сформироваться, и в этом случае поверхностное натяжение будет отличаться от поверхностного натяжения покоящейся воды.

Очевидно, что если в разных участках поверхности пузырька натяжение окажется различным, то пульсирующий пузырек потеряет сферическую форму и станет источником энергичных микропотоков, способных обусловить ряд биоэффектов.

1.12. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ КАВИТАЦИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ

В медицинской и ветеринарной практике, в биотехнологии и экспериментальной биологии используется воздействие ультразвуком самых разных параметров на среды с неодинаковыми физико-химическими свойствами. В каждом случае вопрос о возможности возникновения кавитации должен рассматриваться отдельно, так как пороги кавитации и ее активность зависят от параметров ультразвука и свойств среды.

1.12.1. Кавитация в суспензии клеток

При повышении интенсивности ультразвука до значений, когда в среде возникают механические усилия, сравнимые с прочностью клеточных мембран, начинается процесс разрушения клеток. Обычно появление значительных механических возмущений в жидкостях связано с возникновением в них стабильных и нестабильных газовых пу- зырьков, которые могут образоваться в воде и водных средах, если интенсивность ультразвука превышает порог кавитации.

Гак, клетки одноклеточной водоросли Scandesmus Guadricanda начинают разрушаться при усредненной но пространству интенсивности, равной 0,2.,ДЗ Вт/см2, при частоте 1 МГц, что соответствует порогу кавитации в водных суспензиях с небольшой концентрацией

клеток. Скорость разрушения клеток увеличивается с увеличением интенсивности ультразвука. Число разрушенных в единицу времени клеток пропорционально числу кавитационных событий.

Свечение фотобактерий в суспензии или синтез интерферона лейкоцитами резко подавляется при возникновении ультразвуковой кавитации. Подавление кавитации каким- либо способом обычно защищает клетки от разрушения и даже от более тонких изменений.

Скорость разрушения амебы Actanamoeba castellanii уменьшается, если облучать импульсным ультразвуком клетки, суспендированные в растворе желатина, порог кавитации в котором из-за его большой вязкости значительно выше, чем в воде.

Этим же объясняется снижение скорости ультразвукового разрушения эритроцитов при увеличении их концентрации, вплоть до почти полной остановки гемолиза, если суммарный объем частиц в суспензии достигает 2 %, что соответствует высоким значением эффективной вязкости среды.

Самого факта появления пульсирующих газовых пузырьков в среде еще недостаточно для разрушения клеток. Эффект наблюдается, если амплитуда пульсаций пузырьков возрастает до определенной величины. Величина эта различна для разных клеток, зависит от их формы и размера, а также прочности цитоплазматической мембраны и наличия цитоскелета.

Разрушение лейкоцитов в поле стабильных, пульсирующих с частотой 20 кГц пузырьков начинается при увеличении амплитуды колебаний до 8 мкм, высвобождение гемоглобина из эритроцитов — при 15…20 мкм. Очевидно, что эти эффекты обусловлены воз- никновением достаточно больших гидродинамических усилий вблизи колеблющегося пузырька, нарушающих целостность клеточных мембран.

При высоких частотах ультразвукового воздействия на суспензию клеток механизмы разрушения также имеют механическую природу. Пороговая интенсивность ультразвука, вызывающего гибель клеток, зависит как от частоты ультразвука, так и от типа клеток. Например, порог разрушающего действия ультразвука для клеток одной из популяций элодеи равен 75 мВт/см2 и находится в области 0,65 МГц, а для двух других популяций элодеи гибельная для клеток минимальная интенсивность равна 180 мВт/см2 (5 МГц).

Ультразвуковая дезинтеграция клеток получила широкое применение » биотехнологии, в биохимических и вирусологических исследованиях для выделения отдельных веществ или фрагментов клеток, а также в лабораторной диагностике для определения механической резистентности клеточных мембран (см. § 2,4).

1.12.2. Кавитация в тканях под действием низкочастотного ультразвука

В ряде случаев для получения требуемого биологического эффекта используют непрерывный ультразвук довольно большой мощности, с частотой 20…44 кГц, Источником такого ультразвука являются, например, хирургические инструменты, режущая кромка которых вибрирует с ультразвуковой частотой, что существенно об- легчает резание тканей; вибрирующие инструменты для стоматологии и пр. Амплитуды колебания ультразвуковых хирургических инструментов в рабочем режиме достигают весьма больших значений, при которых вероятность возникновения кавитации в тканях весьма велика. Подтверждением этому может служить слабый характерный шум при

иссечении мягких тканей, аэрозоль (туман), образующийся при разрушении папиллом ультразвуковым зондом, ультразвуковое свечение.

1.12.3. Кавитация в тканях под действием высокочастотного ультразвука

Вопрос о кавитации в биологических тканях под действием ультразвука с частотой 1 МГц и интенсивностью 0,05…2 Вт/см2 является предметом многолетней дискуссии. Сложность идентификации кавитации в ткани обусловлена ее относительной непрозрачностью, препятствующей непосредственному наблюдению и затрудняющей применение оптических методов.

Факт протекания кавитационных процессов в данной среде может быть надежно установлен при одновременном появлении, но крайней мере, трех эффектов, сопровождающих кавитацию; характерного шума, ультразвуковых химических реакций или свечения, микропотоков.

Косвенным подтверждением возможного возникновения кавитации в тканях могут служить «дыры», обнаруженные на гистологических препаратах тканей печени и других органов, облученных ультразвуком с частотой 1 МГц и интенсивностью 0,05…2 Вт/см3.

Пороги кавитации для фокусированного ультразвука в тканях не более чем в 1,5-2 раза выше, чем и отстоявшейся водопроводной воде. Гели это соотношение сохраняется и для плоской бегущей волны, то кавитацию в тканях можно ожидать при интенсивности, превышающей 0.6 Вт/см2, так как теоретический порог кавитации в воде около 0,3 Вт/см2.

Основными признаками акустической кавитации в воде и водных средах, насыщенных воздухом, помимо характерного шума можно считать ультразвуковое свечение и синтез Н2О2, h3NO2, h3NO3 а также свободных радикалов и других химически активных частиц. Эти явления наблюдаются в воде и разбавленных водных растворах при интенсивности 0,3 Вт/см2 (SA), а в плазме крови при 0,8 Вт/см2.

Очевидно, что под действием ультразвука химически активные частицы могут образоваться непосредственно в клетке. Это мало отразится на картине ультразвукового повреждения, но может принести к самым неожиданным последствиям — нарушению обменных процессов в клетке, изменению ее наследственного аппарата и т. п.

Пожалуй, только при ультразвуковом воздействии источник свечения — кавитирующий пузырек — может находиться вблизи или внутри самой клетки. Влияние этого излучения, особенно его ультрафиолетовой составляющей, может обусловить, в зависимости от ин- тенсивности и условий облучения, стимуляцию и повышение жизнеспособности клеток, находящихся в угнетенном физиологическом состоянии, торможение деления клеток и их отдаленную гибель, увеличение проницаемости клеточных мембран, конфирмационные изменения и молекуле ДНК, инактивацию некоторых ферментов и другие эффекты.

Измерение интенсивности ультразвукового свечения в оптически плотных животных тканях затруднительно, а идентификация образующихся в ультразвуковом поле частиц химическими или биохимическими методами практически невозможна, что обусловлено их малой концентрацией и высокой химической активностью.

Использование в качестве модели относительно прозрачной ткани клубня картофеля позволяет измерить в ней интенсивность ультразвукового свечения и определить пороги

кавитации, сопровождающейся образованием химически активных частиц и, очевидно, другими, свойственными кавитации, эффектами.

Для определения порога кавитации клубень картофеля нарезают на пластинки толщиной 0,05…0,25 см. Пластинки «притирают» к поверхности излучателя ультразвука, слегка смоченного водой для обеспечения акустического контакта. Свече ние ткани регистрируют с помощью фотоумножит еля (рис. 1.6). Химически активные частицы в тканях при ультразвуковой кавитации определяют по свечению пластинок, пр едварительно вымоченных в течение не скольких часов в растворе люминала. Реакция люминала с пероксидом водорода или OH-радикалами, как известно, сопровождается характерным голубовато-зеленым свечением.

При облучении ткани клубня картофеля непрерывным ультразвуком с частотой 880 кГц свечение возникает при интенсивностях 0.3-0.4Вт/см2 (SA) и усили вается с увеличением интенсивности ультразвука.

Характер зависимости свечения ткани картофеля от интенсивности ультразвука сходен с аналогичной зависимостью для воды и водных растворов. Очевидно, что в обоих случаях ультразвуковое свечение обусловлено кавитацией.

Дополнительным свидетельством этому служит шум в ткани картофеля, регистрируемый с помощью гидрофона на частоте первой субгармоники (табл. 1.4), а также интенсивное свечение, возникающее при ультразвуковом облучении образцов, пропитанных люминолом. Оно обуслов лено взаимодействием люминола с Н2О2 и ОН радикалами, которые образуются при ультразвуковой кавитации. Минимальное значение интен- сивности ультразвука, вызывающее это свечение, также равно 0,3…0,4 Вт/см2.

Сравнение приведенных данных с зависимостью порога возникновения ультразвукового свечения от вязкости рас творов глицерина (рис. 1.7) показывает, что пороги кавитации в ткани и в растворах с вязкостью 0,25 П одного порядка.

Рис. 1.6. Регистрация свечения ткани:

1 -фотоэлектронный умн ожитель;

2 — исследуемая ткань;

3 — источник ультразвука.

Таблица 1.4

Пороги ультразвуковых эффектов

	Объект	Эффект	Порог (SA)
			Вт/сма
	Вода	Пузырьки газа	0,10
	Синтез Н202, h3N02 h3 NO3	0,12
	Ультразвуковое свечение	0,12
	Ткань клубня картофеля	Акустический сигнал на	0,10
		частоте /2
	Ультразвуковое свечение	0,30-0,40
	Ультразвуковое свечение ткани, пропитанной	0,30-0,40
	люминалом (синтез h3O2 )
	Акустический сигнал на частоте /2	0,20-0,30

Вязкость цитоплазмы достигает (предположительно) 1 П3. Однако снижению порога кавитации в тканях, как указывалось ность, а также обусловленное внутриклеточными микротечениями обратимое уменьшение вязкости клеточного содержимого. выше, может способствовать их гетерогенность, а также обусловленное внутриклеточными микротечениями обратимое уменьшение вязкости клеточного содержимого.

Зависимость ультразвукового свечения ткани от ее толщины имеет периодический характер (рис 1.8), что обусловлено возникновением стоячих волн при высотах, кратных половине длины волны.

Исходя из этих данных и зная частоту ультразвуковых колебаний, можно оценить скорость ультразвука в тк ани клубня картофеля. Она оказалась равной 1,6-103 м/с, что, по крайней мере в пределах точности измерения, не противоречит справочным данным.

Рис. 1.7. Зависимость порога кавитации от вязкости (и растворах гл ицерина)

Рис. 1.8. Зависимость интенсивности ультразвукового стечения ткани от ее толщины

Порог кавитации в жидкости заметно повышается при уменьшении облучаемого ультразвуком объема. Аналогичная зависимость, очевидно, существует и в биологических тканях, где порог кавитац ии при фокусировании ультразвука возрастает до значений, превышающих 10 Вт/см2 (см. § 4.2). Столь высокие интенсивности ультразвука вызывают необратимое разрушение ткани в фокальной области.

1.12.4. Кавитация в тканях под действием «диагностического» ультразвука

В последнее время ультр азвуковые методы все более широко применяются в медицине и ветеринарии. При этом со ображения безопасности стимулируют по стоянное снижение интенсивности диагностического ультразвука при разработке новых методов, а для увеличения информативности и разрешающей способности ультразвуковых методов требуется применение коротковолнового (высокочастотного) ультр азвука. Однако с повышением частоты увеличивается поглощение ультразвука тканями, и для визуализации внутренних органон необходим достаточно интенсивный ультразвук, обеспечивающий уверенн ый прием отраженного от глубоколежащих тканей сигнала По- иски компромисса приве ли к использованию в диагностике либо н епрерывного ультразвука относительно низкой частоты (1. ..2 МГц) и невысокой интенсивности (меньше 0,05 Вт/см2), либо импульсного высокочастотного (до 10 МГц), мощного (до 500 Вт/см2) ультразвука с ко роткой длительностью импульсов (2…5 мкс) и невысокой часто- той их чередования (~1 кГц). Несмотря на высокую интенсивность в импульсе, усредненная по времени и пространству интенсивность в этом случ ае не превышает тысячных долей Вт/см2, Вероятность возникновения кавитации в таких условиях пренебрежимо мала.

1.13. ИЗЛУЧАТЕЛИ УЛ ЬТРАЗВУКА

Существует множество устройств-преобразователей, применяемых для возбуждения ультразвуковых колебани й и воли в газах, жидкостях и твердых те лах. Эти устройства преобразуют тепловую, м еханическую, электрическую или другие виды энергии в энергию ультразвукового поля.

Проще всего получить ультразвук, используя обычную струну. Частота колебаний струны, как известно, зависит от длины и, постепенно укорачивая е е, можно извлекать все более высокие звуки. Струна длиной в 10 см колеблется уже с частотой 25 кГц, находящейся за пределами возможностей человеческого слуха.

Струна в качестве механического преобразователя используется в монохорде — приборе для определения верхнего предела слышимости.

Этим, однако, и ограничивается применение монохорда, поскольку колебания струны обладают слишком малой энергией и быстро затухают.

Наиболее удобными для исследовательских и практических целей в ветеринарии, медицине, экспериментальной биологии и ультразвуковой технологии оказались электроакустические преобразователи, в частности пьезоэлектрические и магнитострикционные. Нашли применение также струйные излучатели — ультразвуковые свистки, преобразующие кинетическую энергию струи газа или жидкости в энергию акустических колебаний. Газоструйные излучатели наиболее эффективны для получения аэрозолей в больших объемах.

Излучатели ультразвука характеризуются мощностью излучения, частотой колебаний, направленностью излучения, коэффициентом полезного действия.

Наибольшее распространение в ультразвуковой медицинской технике получили пьезоэлектрические преобразователи. Позволяя получать акустические колебания в диапазоне частот от нескольких кГц до десятков и сотен МГц, они используются в аппаратах для ультразвуковой терапии, в диагностических приборах, применяемых в медицине и ветеринарии, в устройствах для ультразвуковой стимуляции биотехнологических процессов.

Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на эффекте, открытом в 1860 г Пьером и Жолио Кюри, наблюдавшими его у кварца и некоторых других кристаллов.

Если пластинку, определенным образом вырезанную из пьезоэлектрика, подвергнуть деформации, то на ее поверхности появятся электрические заряды. Это явление получило название прямого пьезоэффекта.

При внесении пластинки в электрическое поле она деформируется, и величина деформации линейно зависит от напряженности электрического поля (обратный пьезоэффект). Переменное электрическое поле вызывает периодические деформации в пьезоэлектрике, частота которых равна частоте изменения электрического поля, Ам- плитуда деформации достигает наибольших значений, если частота переменного электрическою поля совпадает с собственной частотой колебаний преобразователя, определяемой его размерами.

Периодические деформации пьезоэлектрического преобразователя и служат источником акустических волн.

В ветеринарии, биотехнологии и экспериментальной биологии наряду с высокочастотным ультразвуком используется и ультразвук низкой частоты, весьма эффективный для решения ряда практических задач.

Ультразвук в диапазоне частот от самых низких и до примерно 100 кГц чаще всего получают, применяя магнитострикционные преобразователи, представляющие собой сердечник с навитой на нею обмоткой. Переменный ток, протекающий по обмотке, создает переменное магнитное поле, преобразующееся в энергию механических коле- баний сердечника. Следует отметить, что этот эффект обратим, т. е. если деформировать

сердечник, то в нем возн икает магнитное поле, которое вызывает в обмотке появление электрического тока.

В зависимости от поставл енной цели магнитострикционные преобр азователи используют в сочетании с теми или иными пассивными элементами — диафрагмами, если необходимо воздействовать на процессы, протекающие в жидкости, или стержневыми кон- центраторами, обеспечивающими увеличение амплитуды колебаний и составляющими основу ультразвуковых хирургических и инструментов.

В медицине и ветеринарии газоструйные излучатели не получили широкого распространения. Они применяются только для получения аэрозолей в больших производственных помещ ениях — па фермах, птицефабриках и пр.

В отличие от магнитострикционных и пьезоэлектрических преобразователей газоструйные излучатели генерируют колебания в широком диапазоне частот, в том числе звуковых. Этим существенно ограничивается применение газоструйных аэрозольных генераторов, так как их работа сопровождается сильным шумом.

Газоструйный генератор аэрозоля представляет собой совокупность ультразвукового свистка и пульверизатора (рис. 1.9). Воздушная струя увлекает с собой жидкость из резервуара и вместе с не ю через кольцевой зазор попадает на отраж атель. Часть смеси воздуха с каплями жидкости отражается во внутренний объем. Зде сь давление периодически повышается до критических значений, достаточных для разрыва кольцевой струи. После этого давле ние в резонирующем объеме снова падает ниже критического, и цикл повторяется.

Рис. 1.9. Газоструйный генератор аэрозоля:

1 — подача сжатого воздух а; 2 — отражатель кольцевой струи; 3 — кольцевой сопла

Такой газоструйный излучатель ультразвука обеспечивает дробление захваченной струей воздуха жидкости на кап ли микронных размеров, образующих стаб ильное облако аэрозоля.

1.14. ПРИЕМНИКИ УЛЬТРАЗВУКА

Обнаружить в жидкости поле ультразвука относительно большой интенсивности достаточно просто по совокупности характерных признаков: появлению па поверхности

Способ очистки воды

 

Использование: для очистки природных и сточных вод. Сущность изобретения: способ реализуют путем предварительного получения коагулянта воздействием ультразвуковых колебаний на отходы металлов или других материалов в воде с последующим концентрированием коагулянта и введением его в очищаемую воду. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к технологии очистки природных и сточных вод и может быть использовано в народном хозяйстве для очистки поверхностных и подземных вод до качеств технической или питьевой воды, а также для очистки промышленных сточных вод загрязненных солями тяжелых металлов и другими вредными для окружающей среды веществами.

Известен электрокоагуляционный способ очистки сточных вод (Макаров В.М. Беличко Ю.П. и др. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях. М. Машиностроение, 1988, с.159-170), заключающийся в том, что в сточную воду, содержащую примеси тяжелых металлов, добавляют хлорид натрия и пропускают через нее электрический ток между железными электродами. В результате электролиза происходит образование гидроксидов железа, которые сорбируют примеси тяжелых металлов. Скоагулированный осадок отделяют от воды.

Недостатками электрокоагуляционного способа очистки являются значительный расход листового железа, пассивация электродов и значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Наиболее близким к изобретению является способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома, включающий получение коагулянта электролитическим растворением железа в растворе, содержащим хлорид натрия, концентрирование коагулянта и смешивание его с очищаемой водой, при этом электролитическое растворение железа проводят при плотности тока 0,75-1,25 А/см² и концентрации хлорида натрия 1,0-3,0% коагулянт концентрируют ультрафильтрацией и отделяют от хлорида натрия дифильтрацией.

Недостатками данного способа являются: значительный расход листового железа; отделение из раствора хлорида натрия требует дорогостоящего оборудования для ультрафильтрации и дифильтрации; пассивация электродов; значительное потребление электроэнергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель изобретения улучшение качества очистки при небольших расходах железа и энергии на единицу объема очищаемой жидкости.

Цель достигается тем, что способ очистки сточных вод, включающий получение вещества разложением алюминия, железа или других материалов, концентрирование вещества и смешивание его с очищаемой водой, разложение железа, алюминия и других, проводят при воздействии ультразвука на отходы материалов в жидкости.

Разложение железа, алюминия и других материалов в воде при воздействии ультразвука на отходы названных металлов в жидкости получают диспергированное вещество, которое при смешивании его с очищаемой водой коагулирует и сорбирует находящиеся в ней загрязнения, не растворяясь и не привнося в жидкость дополнительно загрязняющих веществ в виде растворимых солей.

Жидкость, обработанную полученным веществом, можно подвергнуть электрохимической обработке с целью укрупнения образующихся флокул, усиление сорбционных процессов и окислительно-восстановительных реакций.

Вещество получают из отходов, образующихся в процессе металлообработки, и как правило, это мелкая стружка или сколотые частицы металла после фрезерования и других аналогичных операций. Стружку, предварительно отмытую от масел и другой грязи, загружают в закрытую емкость и заливают чистой, желательно предварительно обессоленной водой. В емкость через магнитострикционные преобразователи подаются ультразвуковые колебания от генератора с частотой от 22 до 1000 кГц и мощностью 3-4 кВт. Мощность может быть и выше, что ускорит процесс образования вещества, но в этом случае необходимы специальные мероприятия по защите корпуса емкости от разрушения.

Под воздействием энергии ультразвука в воде возникают кавитационные процессы. Ультразвуковые колебания, обладая значительной сконцентрированной и сфокусированной энергией, вызывают в воде «микровзрывы», разрушающие стружку. Через 3 мин жидкость приобретет темно-коричневый окрас из-за наличия в ней большого количества диспергированных нерастворимых частичек. Через 15 мин обработки часть жидкости выводят из емкости, а в емкость доливают свежей воды.

Размер, количество и процентное содержание частиц в 1 см³, полученных при частоте колебаний 24 кГц, приведены в табл.1. Частицы состоят из мелкодиспергированного металла, его оксидов, гидридов, карбонатов и др. основная фракция которых имеет форму неправильного круга. Частицы из железных отходов обладают ярко выраженными ферритовыми свойствами, что позволяет значительно упростить их сбор, концентрацию и удаление из обрабатываемых сточных или природных вод вместе с сорбированными на них загрязнениями с помощью магнитных сепараторов. Размер и количество частиц регулируются частотой ультразвуковых колебаний. Дисперсность их увеличивается с увеличением частоты колебаний.

Обработка загрязненных природных и производственных сточных вод веществом, полученным из отходов металлообработки, с помощью ультразвукового воздействия на них показана на чертеже.

В реактор 1 загружают отмытую от грязи и масел стружку и заливают его свежей и желательно обессоленной водой. Под воздействием ультразвуковой энергии, подаваемой в реактор по волноводам от генератора 2, образуется вещество в виде мелкодиспергированных частичек металла микронных размеров, обладающих высокоразвитой поверхностью. Отделение коагулянта от жидкости и возврат последней в емкость 1 осуществляется с помощью сепаратора 3. Для веществ, обладающих ферритовыми свойствами, используется малогабаритный сепаратор. Приготовление вещества требуемой концентрации (как правило, 10%) осуществляется в растворно-расходной емкости 4, откуда дозируется с помощью насоса-дозатора 5 в смеситель 6, в котором происходит перемешивание и 1-3-минутный контакт вещества с обрабатываемой загрязненной жидкостью. Дозирование вещества осуществляется автоматически с регулированием подачи в зависимости от концентрации загрязнений в обрабатываемой жидкости. В смесителе 6 происходят физико-химические процессы, сходные с процессами при гальванокоагуляции, т. е. образуются различные оксидные формы соединений железа и других металлов, обеспечивающие высокую эффективность для очистки природных и сточных вод нефтепродуктов, органических веществ и ионов тяжелых металлов. При этом частицы, полученные в реакторе 1, имеют намного большую активность и большую площадь поверхности соприкосновения с обрабатываемой жидкостью по сравнению с железным скрапом, используемом в гальванокоагуляторах. Из смесителя обрабатываемая жидкость под остаточным напором подается в устройство очистки 7 (авт. св. СССР N 1127847), где подвергается электрофлотокоагуляционной очистки и глубокому осветлению от взвешенных веществ. В процессе электрофлотокоагуляционной обработки происходит из частичек в результате их «слипания» образование флокул со значительной сорбирующей поверхностью, образование дополнительного количества гидроксидов железа и других тяжелых металлов, присутствующих в обрабатываемой жидкости, выделение в результате электролиза жидкости пузырьков кислорода и водорода, продолжение и усилие электрохимических реакций, в том числе и по восстановлению шестивалентного хрома.

Образование флокул из вещества и гидроксидов металлов с развитыми сорбционными поверхностями способствует доочистке обрабатываемой жидкости от нефтепродуктов, СПАВ, органических веществ и т. д. При этом наблюдается снижение концентрации в обрабатываемой жидкости солей жесткости Са⁺⁺ и М⁺⁺, сульфатов и хлоридов, что в целом на 20-50% снижает общее солесодержание в воде. Таким образом, уменьшается количество солей, привносимое в промывные воды, в технологическом процессе, что позволяет создать водооборотные циклы. В электрокоагуляционной зоне устройства 7 очистки продолжаются электрохимические реакции, начатые в смесителе 6, и их интенсификация под воздействием электрической энергии, подаваемой от источника постоянного тока, выпрямителя 8.

Выделяющиеся в процессе электролиза водород и кислород способствуют прохождению восстановительных и, что особенно важно, окислительных процессов, а также флотируют оксиды и гидроксиды металлов с сорбированными на них загрязнениями на поверхность зеркала воды устройства 7 очистки, откуда они в виде пеноконденсата поступают на обезвоживание на вакуум-фильтр 9 или фильтр-пресс и далее на утилизацию. Очищенная жидкость подвергается в устройстве 7 глубокому осветлению от взвешенных веществ в трубчатых отстойниках и фильтрах, после чего возвращается на нужды производства для повторного использования.

В некоторых случаях для очистки сточных и природных вод, содержащих загрязнения, легко удаляемые только с помощью вещества, интенсификация очистки с помощью электрофлотокоагуляции не требуется (например, при очистке промывных вод, содержащих только соединения шестивалентного хрома). При этом используется устройство для очистки (авт.св. N 1535580) или сразу после смесителя 6 устанавливается магнитный сепаратор 3.

П р и м е р. В емкость из нержавеющей стали засыпается 1 кг металлической стружки (низкоуглеродистое железо, чугун, медь, алюминий и др.). Получение вещества из низкоуглеродистого железа и его воздействие на обрабатываемую жидкость, загрязненную ионами тяжелых металлов, СПАВ, органикой, нефтепродуктами осуществляется следующим образом. Емкость, загруженная железом заливается чистой водой. Водная среда через магнитострикционные устройства подвергается ультразвуковому воздействию с частотой 24 кГц, мощностью 300 Вт. Через 15 мин обработки жидкость сливают в стеклянный сосуд, который помещается в постоянное магнитное поле (в качестве магнитного сепаратора). В процессе воздействия ультразвуковой энергии на стружку происходит ее разложение с образованием мелкодиспергированных частиц, обладающих ферритовыми свойствами. Частицы в виде плотного осадка под воздействием магнитного поля концентрируются на дне сосуда, вода становится прозрачной и ее переливают в другой сосуд, засыпанный металлической стружкой и повторяют процесс получения вещества. Затем полученное вещество с концентрацией 159 мг/л дозируют в модельный раствор, содержащий ионы металлов, СПАВ, масла, органические вещества, кислоты и щелочи, исходя из соотношения на 1 г тяжелых металлов 2,5 г коагулянта. После 3-минутного перемешивания коагулянта с модельным раствором производят (при необходимости) корректировку рН до величин нейтральной среды и часть жидкости фильтруют. Отфильтрованная жидкость подвергается анализам, усредненные результаты которых приведены в табл.1.

Другую часть жидкости подвергают электрокоагуляционной обработке в течение 3 мин, затем также фильтруют и сдают на анализы, данные которых приведены в табл.2.

Таким образом, способ очистки природных и сточных вод веществом, полученным в процессе ультразвукового воздействия на отходы железа и других материалов, не привносит в очищаемую жидкость дополнительных растворимых веществ, эффективно очищает жидкости от загрязнений, что позволяет вернуть их на нужды производства, обладает низким потреблением электроэнергии и позволяет создать комплексы очистки, занимающие небольшие производственные площади. Шлам, полученный в процессе очистки жидкостей, легко утилизируется.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ, включающий получение коагулянта, его концентрирование и смешивание с очищаемой водой, отличающийся тем, что коагулянт получают ультразвуковым диспергированием отходов металлообработки в воде.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Определение, принцип работы, применение и методы

Что такое обработка ультразвуком?

Обработка ультразвуком определяется как процесс, в котором звуковые волны используются для перемешивания частиц в растворах. Эти разрывы служат для перемешивания растворов, увеличения скорости растворения твердого тела в жидкости и удаления из жидкостей растворенных газов.

Части Соникатора

Оборудование, используемое для обработки ультразвуком, известно как соникатор. Ниже приведены три части sonicator:

• Генератор
• Датчик А
• Датчик А

Генератор используется для преобразования входной электрической мощности в электрический сигнал, который приводит в действие преобразователь.

Преобразователь используется для преобразования электрического сигнала в вибрацию. Эта вибрация используется в наконечнике зонда, усиливая ее до продольной вибрации, вызывая образование полости в образце.

Энергия ультразвука создает кавитацию, которая вызывает разрушение образца и облегчает разрушение частиц на более мелкие.

Как работает обработка ультразвуком?

В процессе обработки ультразвуком используются ультразвуковые звуковые волны. Во время процесса в растворе образуются тысячи микроскопических вакуумных пузырьков из-за приложенного давления. Образовавшиеся пузырьки схлопываются в раствор в процессе кавитации.

Схлопывание пузырьков происходит в кавитационном поле, что приводит к генерированию огромной энергии, так как возникают волны. Это приводит к нарушению межмолекулярных взаимодействий между молекулами воды. По мере уменьшения межмолекулярных взаимодействий частицы начинают разделяться и происходит процесс смешивания.

Звуковые волны выделяют энергию, что приводит к трению в растворе. Кубики льда используются во время и после обработки ультразвуком, чтобы предотвратить нагревание образца.

Принцип обработки ультразвуком

В процессе ультразвуковой обработки кавитация приводит к диспергированию, гомогенизации, дезинтеграции, эмульсии, экстракции и сонохимическим эффектам жидкостей. В жидкость подается ультразвук высокой мощности, который создает области высокого давления (известного как сжатие) и низкого давления (известного как разрежение). Создание этих областей зависит от частоты применения ультразвука.

Когда к жидкости прикладывается низкое давление, генерируются ультразвуковые волны высокой интенсивности, создавая в жидкости маленькие вакуумные пузырьки. Когда пузырьки достигают уровня насыщения, они схлопываются, и это происходит в цикле высокого давления. Этот процесс называется кавитацией. При кавитации пузырьки в жидкости могут струиться со скоростью до 280 м/с.

На приведенном ниже рисунке показано, как звуковая волна распространяется в жидкости, что приводит к образованию пузырьков и их схлопыванию.

Методы обработки ультразвуком

Существует два метода ультразвуковой обработки:

• Прямой метод обработки ультразвуком
• Непрямой метод обработки ультразвуком

Метод прямого ультразвукового воздействия

При прямом методе обработки ультразвуком зонд вводится непосредственно в образец, и это наиболее распространенный метод обработки ультразвуком. В этом методе энергия передается непосредственно от зонда к образцу. Это высокоинтенсивный процесс и поэтому обработка пробы происходит быстро. Определение объема жидкости для обработки производится путем изучения диаметра наконечника зонда. Эти насадки бывают либо сменными, либо сплошными насадками из титана.

Чем меньше диаметр наконечника, тем выше интенсивность ультразвука и энергия ограничивается меньшими участками. По мере увеличения диаметра острия объем обработки становится больше, однако интенсивность становится меньше. Выходной сигнал преобразователей большого диаметра можно увеличить, используя усилители и рупоры с высоким коэффициентом усиления.

Непрямой метод обработки ультразвуком

В методе непрямой обработки ультразвуком исключается контакт между зондом и образцом. Этот метод также известен как ультразвуковая ванна высокой интенсивности. Ультразвуковая энергия передается от рупора к различным трубкам образца через воду. Этот метод предпочтителен, когда объем образца невелик, так как он снижает пенообразование и потери образца.

Метод непрямой обработки ультразвуком находит применение в патогенных или стерильных образцах, поскольку этот метод предотвращает загрязнение образцов. Чашечный рупор и рупор для микропланшетов — это два непрямых ультразвуковых устройства, которые считаются идеальными для приложений с пропускной способностью.

Использование ультразвука

Обработка ультразвуком применяется ниже:

• Механизм обработки ультразвуком используется в ультразвуковой очистке, которая включает очистку от частиц, прилипших к поверхностям.
• Используется в лабораториях для очистки хрупких предметов, таких как очки и украшения.
• Искусственное старение ликеров и других алкогольных напитков осуществляется путем обработки ультразвуком.
• Другие применения обработки ультразвуком в пищевой промышленности включают дисперсии эмульгаторов и ускорение процесса фильтрации.
• С помощью ультразвука изучаются различные участки почвы.

Ниже приводится объяснение характеристик звуковых волн:

Подробнее:

Оставайтесь с нами, чтобы узнать больше о других концепциях физики.

Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Почему образец нагревается во время обработки ультразвуком?

Во время обработки ультразвуком мощность передается жидкости. Это приводит к турбулентности и трению между слоями жидкости. Именно по этой причине происходит выделение тепла. Эффективное охлаждение используется для уменьшения тепла. Образцы меньшего размера можно охладить, поместив их в баню со льдом.

Какие принадлежности у ультразвукового зонда?

Ниже приведены аксессуары ультразвукового зонда:

• Рога (также известные как зонды)
• Звукозащитный кожух
• Проточные кюветы
• Чиллеры
• Общие аксессуары

Убивает ли ультразвук бактерии?

Да, доказано, что обработка ультразвуком может быть использована для уничтожения бактерий в имплантатах с помощью сфокусированного ультразвука высокой интенсивности.

В чем разница между обработкой ультразвуком и гомогенизацией?

Различия между обработкой ультразвуком и гомогенизацией заключаются в следующем:

• Обработка ультразвуком определяется как процесс, в котором звуковые волны используются для лизиса клеток с целью их разрушения. В то время как гомогенизация определяется как процесс лизиса клеток с использованием физической силы для разрушения клеток.
• Обработка ультразвуком использует звуковую энергию, тогда как гомогенизация использует механическую энергию.
• Sonicator — это оборудование, используемое для обработки ультразвуком, а гомогенизатор — это оборудование, используемое для гомогенизации.

В чем сходство между обработкой ультразвуком и гомогенизацией?

• Оба метода являются физическими.
• Оба метода используются при разрушении клеток.
• Оба метода быстрые и простые.

Протокол лизиса клеток ультразвуком

Лизис клеток — это действие по разрушению клеточной мембраны для изучения специфических белков, нуклеиновых кислот и других молекул внутри клеток. Когда лизис клеток проходит успешно, неповрежденное содержимое клетки выходит через поврежденную клеточную мембрану. Затем это содержимое отделяют от смешанного образца и используют для дальнейшего изучения. Методы, используемые для разделения содержимого лизированных клеток, зависят от цели исследования. Тщательное исследование этих внутренних механизмов может выявить характер заболевания , улучшить наше понимание нормальной клеточной функции и выяснить биохимические пути и терапевтические мишени. Выделение белков отличается от разделения нуклеиновых кислот, и используемые реагенты сильно различаются. Есть несколько способов лизировать клеточную мембрану; к ним относятся механическое разрушение, гомогенизация жидкости, циклы замораживания / оттаивания, ручная сетка и использование моющих средств. Лизис клеток ультразвуком является примером механического разрушения, используемого для высвобождения содержимого клеток.

Что такое ультразвуковая обработка и как она работает

Ультразвуковая обработка — это процесс использования звуковой энергии выше 20 кГц (ультразвуковой), чтобы вызвать взрыв пузырьков воздуха в жидкости в процессе, называемом кавитацией. В лизисе клеток ультразвуком энергия, высвобождаемая при кавитации, воздействует на клеточную мембрану, и мембрана непоправимо повреждается . Это повреждение называется лизисом клетки, и клеточная мембрана больше не способна удерживать содержимое клетки; содержимое высвобождается в смешанный образец лизированных клеточных органелл, белков и нуклеиновых кислот. Обработка ультразвуком выполняется либо в водяная баня или ультразвуковой зонд . При использовании зонда важно убедиться, что размер зонда соответствует объему пробы. Как правило, метод зонда предпочтительнее для лизиса клеток, потому что легче держать образец на льду во время процесса. Это важно, потому что тепла , генерируемого вибрацией , достаточно для денатурации белков, если их не контролировать. Еще один полезный совет — применять звуковые волны короткими импульсами, чтобы предотвратить перегрев. Лизис клеток ультразвуком можно усилить, поместив клетки в гипотонический буфер до обработки ультразвуком. Гипотонический буфер заставляет воду проникать через клеточную мембрану в клетку, что вызывает их набухание и облегчает их разрыв при воздействии ударных волн. Важно отметить, что обработка ультразвуком сдвигает хромосомы , поэтому она не подходит для исследований нуклеиновых кислот. В этих случаях может быть более подходящим один из других методов лизиса клеток, перечисленных выше.

Протокол лизиса клеток ультразвуком

1. Получите обогащенный образец клеток с помощью метода разделения клеток.
2. Убедитесь, что ваши клетки находятся в объеме лизирующего буфера , который соответствует вашей экспериментальной цели и зонду для обработки ультразвуком. Гипотонические буферы могут использоваться для усиления лизиса клеток ультразвуком, но убедитесь, что любые добавки и концентрация соли подходят для сохранения естественного состояния содержимого клетки.
3. Поместите ультразвуковой зонд в объем образца в микроцентрифужной пробирке и обработать ультразвуком в течение 10 секунд. Этот процесс можно повторить еще один или два раза в зависимости от вязкости образца и эмпирических знаний о количестве ультразвука, необходимого для типа образца. Держите образец на льду , чтобы убедиться, что образец не перегревается из-за вибраций, создаваемых процессом обработки ультразвуком.
4. Центрифугируйте образец для осаждения остатков, таких как нелизированные клетки, ядра и нелизированные органеллы, или используйте другой метод, например экстракцию белка, для получения обогащенного образца мишени. Биомагнитное разделение — это эффективный способ захвата целевого белка и удаления мусора из образца. Создаются магнитные шарики, имеющие поверхностные белки, которые связываются с белком-мишенью; комплекс улавливается и удерживается стеллажом магнитной сепарации, в то время как буфер заменяется и загрязнения удаляются.
5. Храните окончательный образец при соответствующей температуре , чтобы обеспечить его жизнеспособность для дальнейших исследований

 

Ультразвуковая обработка для очистки белка

Обработка ультразвуком часто используется для разрушения открытых клеток и высвобождения их содержимого для дальнейшей очистки интересующего белка из лизата. Как правило, перед обработкой ультразвуком выращивают клетки, содержащие плазмиду интересующего белка. Плазмида, скорее всего, будет кодировать белок и что-то вроде его метки, что позволит провести его очистку. После обработки ультразвуком лизат проходит этапы очистки. Эти шаги могут включать в себя Ni-колонку для связывания белка с гистидиновой меткой из раствора. Затем другие этапы промывки для удаления неспецифически связанных белков. Вы можете узнать больше о протоколах и важности очистки белков в наших статьях: система очистки белков и экспрессия и очистка белков. Очистка белков является важным первым шагом во многих экспериментах в области биохимии и молекулярной биологии. Можно изучить, с какими другими белками связывается интересующий вас белок, структуру белка, скорость фермента и многое другое.

Новости по теме

• Типы антигена
• Прямой и непрямой протокол Elisa
  
• Встретьтесь с Сепмагом в AACC в Атланте

 

Луис М. Мартинес, главный научный сотрудник SEPMAG

Основатель SEPMAG, Луис имеет докторскую степень в области магнитных материалов UAB. Он проводил исследования в немецких и испанских академических учреждениях. Работая в компаниях в Ирландии, США и Испании, он имеет более чем 20-летний опыт применения магнитных материалов и датчиков в промышленных продуктах и ​​процессах. Он подал несколько международных патентов в этой области и является соавтором более 20 научных работ, большинство из которых посвящено движению магнитных частиц.

Ультразвуковое усиление инструмента для приготовления стабильных наножидкостей и изучения влияния времени на различные свойства графеновых наножидкостей. Систематический обзор

1. Choi S.U., Eastman J.A. Аргоннская национальная лаборатория; Ил (США): 1995. Повышение теплопроводности жидкостей с помощью наночастиц. [Google Scholar]

2. Путра Н., Ретцель В., Дас С.К. Естественная конвекция наножидкостей. Тепломассообмен. 2003;39(8–9):775–784. [Google Scholar]

3. Прессер В., Хеон М., Гогоци Ю. Углерод, полученный из карбида – от пористых сетей до нанотрубок и графена. Доп. Функц. Матер. 2011;21(5):810–833. [Академия Google]

4. Моханрадж В., Чен Ю. Обзор наночастиц. Троп. Дж. Фарм. Рез. 2006;5(1):561–573. [Google Scholar]

5. Садегинежад Э. Всесторонний обзор графеновых наножидкостей: последние исследования, разработки и приложения. Преобразование энергии. Управлять. 2016; 111:466–487. [Google Scholar]

6. Rueda-Garcia D. Материалы аккумуляторов и суперконденсаторов в проточных ячейках. Электрохимическое накопление энергии в водной наножидкости LiFePO4/восстановленный оксид графена. Электрохим. Акта. 2018;281:594–600. [Google Scholar]

7. Мехрали М., Гхаткесар М.К., Печник Р. Объемное солнечное тепловое преобразование полного спектра с помощью гибридных плазмонных наножидкостей графен/серебро. заявл. Энергия. 2018; 224:103–115. [Google Scholar]

8. Bahiraei M., Heshmatian S. Наножидкости семейства графенов: критический обзор и направления будущих исследований. Преобразование энергии. Управлять. 2019;196:1222–1256. [Google Scholar]

9. Fu Y. Исследование усиления воздействия наночастиц Au на генерацию солнечного пара в наножидкостях оксида графена. заявл. Терм. англ. 2017;114:961–968. [Google Scholar]

10. Руэда-Гарсия Д. От термальных к электроактивным графеновым наножидкостям. Энергии. 2019;12(23):4545. [Google Scholar]

11. Фэн Л., Лю З. Графен в биомедицине: возможности и проблемы. Наномедицина. 2011;6(2):317–324. [PubMed] [Google Scholar]

12. Саркар Дж., Гош П., Адил А. Обзор гибридных наножидкостей: последние исследования, разработки и приложения. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 2015; 43:164–177. [Google Scholar]

13. Гао Дж. Экспериментальное исследование механизмов теплопроводности в наножидкостях. Подсказка о кластеризации. Нанобуквы. 2009;9(12):4128–4132. [PubMed] [Google Scholar]

14. Краль С., Маковец Д. Магнитная сборка суперпарамагнитных кластеров наночастиц оксида железа в наноцепи и нанопучки. АКС Нано. 2015;9(10):9700–9707. [PubMed] [Google Scholar]

15. Атиф Р., Инам Ф. Причины и способы устранения агломерации многослойных графеновых и углеродных нанотрубок в полимерах. Бейльштейн Дж. Нанотехнологии. 2016;7(1):1174–1196. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

16. Кацнельсон М.И. и М.И. Катенснельсон, Графен: углерод в двух измерениях. 2012: Издательство Кембриджского университета.

17. Есиболати М.Н. Беспрепятственное броуновское движение индивидуальных наночастиц в жидкофазной сканирующей просвечивающей электронной микроскопии. Нано Летт. 2020;20(10):7108–7115. [PubMed] [Google Scholar]

18. Ян Ю. Агломерация частиц и свойства наножидкостей. Дж. Нанопарт. Рез. 2012;14(5):852. [Google Scholar]

19. Эсфахани М.Р., Лангури Э.М., Нунна М.Р. Влияние размера частиц и вязкости на повышение теплопроводности наножидкости оксида графена. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2016;76:308–315. [Академия Google]

20. Садри Р. Экспериментальное исследование теплопроводности и вязкости наножидкостей, содержащих углеродные нанотрубки. Наномасштаб Res. лат. 2014;9(1):151. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

21. Бай, Ю. Исследование гидрофобности графеновых композитов. в материалах конференции AIP. 2017. ООО «АИП Паблишинг».

22. Хонг Г. О механизме гидрофильности графена. Нано Летт. 2016;16(7):4447–4453. [PubMed] [Google Scholar]

23. Ахмед Дж., Мулла М., Арфат Ю.А. Механические, термические, структурные и барьерные свойства композитных пленок хитозан/оксид графена панцирей крабов. Пищевые гидроколлоиды. 2017;71:141–148. [Академия Google]

24. Чен Л. Улучшение механических свойств эпоксидно-кремнеземных композитов путем введения оксида графена на поверхность раздела. Приложение ACS Матер. Интерфейсы. 2012;4(8):4398–4404. [PubMed] [Google Scholar]

25. Gao X. Механические свойства и теплопроводность композитов с медной матрицей, армированных графеном. Порошковая технология. 2016; 301: 601–607. [Google Scholar]

26. Родригес-Лагуна M.D.R. Модификация спектров КР в наножидкостях на основе графена и ее корреляция с тепловыми свойствами. Наноматериалы. 2019;9(5):804. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

27. Чакраборти С., Паниграхи П.К. Стабильность наножидкости: обзор. заявл. Терм. англ. 2020 [Google Scholar]

28. Шарафельдин М. Влияние наножидкостей на характеристики солнечных коллекторов. 2019.

29. Liu W. Новое комплексное экспериментальное исследование касалось наночастиц оксида графена, диспергированных в воде: синтез, характеристика, измерение теплопроводности и представление нового подхода нейронной сети RLSF. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2019;109 [Google Scholar]

30. Karami H. Теплофизические свойства и стабильность наножидкостей, содержащих карбоксил-функционализированные графеновые нанопластинки и многостенные углеродные нанотрубки. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2019;108 [Google Scholar]

31. Махбубул И. Влияние продолжительности ультразвуковой обработки на реологические свойства наножидкости: экспериментальное исследование наножидкости оксид алюминия-вода. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2016;76:33–40. [Google Scholar]

32. Норузи М., Радиман С., Закария А. Влияние обработки ультразвуком на стабильность и тепловые свойства наножидкостей Al2O3. Журнал наноматериалов. 2014;2014 [Google Академия]

33. Лина М., Шринивасан С. Синтез и ультразвуковые исследования наножидкостей оксида титана. Дж. Мол. жидкость 2015; 206: 103–109. [Google Scholar]

34. Грин А.А., Херсам М.К. Новые методы получения монодисперсных дисперсий графена. Журнал физико-химических писем. 2010;1(2):544–549. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

35. Son Y., No Y., Kim J. Геометрическая и операционная оптимизация сонореактора зондового типа с частотой 20 кГц для повышения сонохимической активности. Ультрасон. Сонохем. 2020 [PubMed] [Академия Google]

36. Тох С.Ю. Производство графена электрохимическим восстановлением оксида графена: синтез и характеристика. хим. англ. Дж. 2014; 251:422–434. [Google Scholar]

37. Zhang W., He W., Jing X. Получение стабильной дисперсии графена высокой концентрации с помощью ультразвука. Дж. Физ. хим. Б. 2010;114(32):10368–10373. [PubMed] [Google Scholar]

38. Хуан Ю.Ю., Терентьев Е.М. Дисперсия углеродных нанотрубок: смешивание, обработка ультразвуком, стабилизация и свойства композита. Полимеры. 2012;4(1):275–29.5. [Google Scholar]

39. Сабо Т., Марони П., Силаги И. Агрегация оксида графена в зависимости от размера. Углерод. 2020;160:145–155. [Google Scholar]

40. Патель С.М., Чакраборти М., Мурти З. Получение наночастиц фенофибрата с помощью комбинированного метода измельчения в перемешиваемой среде и ультразвука. Ультрасон. Сонохем. 2014;21(3):1100–1107. [PubMed] [Google Scholar]

41. Ильяс С.Ю., Пендяла Р., Марнени Н. Получение, осаждение и агломерация наножидкостей. хим. англ. Технол. 2014;37(12):2011–2021. [Академия Google]

42. Хасан М. Биологические объекты как химические реакторы для синтеза наноматериалов: прогресс, проблемы и перспективы на будущее. Матер. Сегодня хим. 2018; 8:13–28. [Google Scholar]

43. Ponangi, B.R., et al. Влияние карбоксил-графеновой нано-охлаждающей жидкости на производительность радиатора — численное исследование. в материалах 25-й Всероссийской и 3-й Международной конференции по тепломассообмену ISHMT-ASTFE (IHMTC-2019). 2019. Begel House Inc.

44. Малекпур Х. Теплопроводность графенового ламината. Нано Летт. 2014;14(9): 5155–5161. [PubMed] [Google Scholar]

45. Teng C.-C. Теплопроводность и структура нековалентных функционализированных графен/эпоксидных композитов. Углерод. 2011;49(15):5107–5116. [Google Scholar]

46. Im H., Kim J. Теплопроводность гибридного/эпоксидного композита из оксида графена и углеродных нанотрубок. Углерод. 2012;50(15):5429–5440. [Google Scholar]

47. Чен С. Теплопроводность изотопно модифицированного графена. Нац. Матер. 2012;11(3):203–207. [PubMed] [Академия Google]

48. Се А.Г. Стабильность дисперсии функционализированного графена в водных растворах додецилсульфата натрия. Ленгмюр. 2013;29(48):14831–14838. [PubMed] [Google Scholar]

49. Тунг В.К. Высокопроизводительная обработка крупномасштабного графена. Нац. нанотехнологии. 2009;4(1):25. [PubMed] [Google Scholar]

50. Лин Л.-С. Протокол практической характеристики гетерогенного графена, синтезированного в жидкой фазе. Углерод. 2020 [Google Scholar]

51. Ciesielski A., Samori P. Графен с помощью жидкофазного отшелушивания с помощью ультразвука. хим. соц. Ред. 2014; 43(1):381–39.8. [PubMed] [Google Scholar]

52. Бараи Д.П., Б.А. Бханвасе и В.К. Сахаран, Наножидкости на основе восстановленного оксида графена-Fe3O4: исследование синтеза с помощью ультразвука, теплопроводности, реологии и конвективной теплопередачи. Проектирование и разработка процессов промышленной и инженерной химии, 2019.

53. Сароде Х. Исследование приготовления наножидкостей на основе нанокомпозита оксида графена-CuO с помощью ультразвукового метода для интенсификации теплопередающих свойств. Матер. хим. физ. 2020 [Академия Google]

54. Чаухан С.С., Бараи Д.П., Бханвасе Б.А. Сонохимическое получение нанокомпозита rGO-SnO2 и его наножидкостей: исследование характеристик, теплопроводности, реологического и конвективного теплообмена. Материалы сегодня. Коммуникации. 2020 [Google Scholar]

55. Xian HW, Sidik NAC, Saidur R. Влияние различных поверхностно-активных веществ и времени обработки ультразвуком на стабильность и теплофизические свойства гибридных наножидкостей. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2020;110 [Google Академия]

56. Абд Малек М.Н.Ф. Ультразвук: инструмент интенсификации процесса синтеза метилового эфира: мини-обзор. Преобразование биомассы. Биорефин. 2020: 1–11. [Google Scholar]

57. Тюрнина А.В. Ультразвуковое расслоение графена в воде: исследование ключевых параметров. Углерод. 2020; 168: 737–747. [Google Scholar]

58. Закария И. Экспериментальное исследование теплопроводности и электропроводности наножидкости Al2O3 в смеси вода-этиленгликоль для применения в топливных элементах с протонообменной мембраной. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2015;61:61–68. [Академия Google]

59. Чжан Ю. Стабильность коммерческих наночастиц оксидов металлов в воде. Вода Res. 2008;42(8–9):2204–2212. [PubMed] [Google Scholar]

60. Малек М.Н.Ф.А. Ультразвук: инструмент интенсификации процесса синтеза метилового эфира: мини-обзор. Преобразование биомассы. Биорефин. 2020 [Google Scholar]

61. Бермудес-Агирре Д., Моббс Т., Барбоса-Кановас Г.В. Ультразвуковые технологии для пищевой и биотехнологической промышленности. Спрингер; 2011. Применение ультразвука в пищевой промышленности; стр. 65–105. [Академия Google]

62. Моури С., Мияучи Ю., Мацуда К. Влияние процесса диспергирования на квантовые выходы фотолюминесценции одностенных углеродных нанотрубок, диспергированных с использованием ароматических полимеров. Журнал физической химии C. 2012; 116 (18): 10282–10286. [Google Scholar]

63. Махбубул И. Влияние продолжительности ультразвуковой обработки на коллоидную структуру и вязкость наножидкости оксид алюминия-вода. Инд.Инж. хим. Рез. 2014;53(16):6677–6684. [Google Scholar]

64. Руан Б., Якоби А.М. Влияние ультразвука на тепловые и реологические свойства суспензий углеродных нанотрубок. Наномасштаб Res. лат. 2012;7(1):1–14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

65. Daungthongsuk W., Wongwises S. Критический обзор конвективной теплопередачи наножидкостей. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 2007;11(5):797–817. [Google Scholar]

66. Сан Р. Графеновые квантовые точки и метод резонансного светорассеяния для следового анализа фенола в различных пробах воды. Таланта. 2014; 125:341–346. [PubMed] [Google Scholar]

67. Перес Н. Рассеяние света средой с пространственно-модулированной оптической проводимостью: случай графена. J. Phys.: Condens. Иметь значение. 2012;24(24) [PubMed] [Google Scholar]

68. Арао Ю., Мори Ф., Кубучи М. Эффективные системы растворителей для улучшения производства малослойного графена при эксфолиации в жидкой фазе. Углерод. 2017; 118:18–24. [Google Scholar]

69. Liu H.-K., Chen C.-C.A., Chen W.-C. Алмазная притирка сапфировой пластины с добавлением графена в суспензию. Procedia англ. 2017; 184:156–162. [Google Scholar]

70. Чжан К. Прямое расслоение графита в графен в водном растворе с использованием нового поверхностно-активного вещества, полученного из отработанного моторного масла. Дж. Матер. науч. 2018;53(4):2484–2496. [Google Scholar]

71. Лотя М. Получение графена в жидкой фазе эксфолиацией графита в растворах ПАВ/вода. Варенье. хим. соц. 2009;131(10):3611–3620. [PubMed] [Google Scholar]

72. Хади А. Получение графеновых нанолистов с использованием жидкофазного отшелушивания графита с помощью магнитных наночастиц: совместный эффект ультразвука и расклинивающих наночастиц. Ультрасон. Сонохем. 2018;44:204–214. [PubMed] [Google Scholar]

73. Skaltsas T. Ультразвук индуцирует оксигенированные частицы и дефекты на расслоенном графене. Журнал физической химии C. 2013; 117 (44): 23272–23278. [Академия Google]

74. Baig Z. Исследование воздействия ультразвука на наконечник на структурное качество графеновых нанопластинок (GNP) для превосходной дисперсии растворителя. Ультрасон. Сонохем. 2018;45:133–149. [PubMed] [Google Scholar]

75. Ю. Х. Оптимизация параметров обработки ультразвуком для диспергирования однослойных углеродных нанотрубок. хим. физ. 2012; 408:11–16. [Google Scholar]

76. Кришнамурти К., Ким Г.-С., Ким С.Дж. Нанолисты графена: синтез и характеристика с помощью ультразвука. Ультрасон. Сонохем. 2013;20(2):644–649.. [PubMed] [Google Scholar]

77. Дурдж Р., Кширсагар Р., Тамбе П. Влияние энергии ультразвука на выход графеновых нанолистов при жидкофазном расслаивании графита. Procedia англ. 2014;97:1457–1465. [Google Scholar]

78. Мехрали М. Получение, характеристика, вязкость и теплопроводность графеновых водных наножидкостей, легированных азотом. Дж. Матер. науч. 2014;49(20):7156–7171. [Google Scholar]

79. Арао Ю. , Кубучи М. Высокопроизводительное производство малослойного графена с помощью мощного ультразвукового зонда. Углерод. 2015;95:802–808. [Google Scholar]

80. Ван Б. Контроль диспергирования графеновых нанопластинок в водном растворе с помощью ультразвуковой техники. Русь. Дж. Физ. хим. А. 2017;91(8):1517–1526. [Google Scholar]

81. Хан Ю. Свойства биополимерной пленки изолята соевого белка, модифицированной графеном. Полимеры. 2017;9(8):312. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

82. Кази С.Н. Исследование использования оксида графена в качестве нового поверхностно-активного вещества для стабилизации слабо заряженных графеновых нанопластинок. Наномасштаб Res. лат. 2015;10(1):212. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

83. Рамис М.К., Яшаванта К.М., Асиф А., Фейсал У. Влияние продолжительности ультразвуковой обработки на стабильность графитовых наножидкостей. Международный журнал машиностроения и технологии производства. 2018;6(2):2320–2392. [Google Scholar]

84. Чжан Б., Чен Т. Исследование ультразвукового диспергирования графеновых нанопластинок. Материалы. 2019;12(11):1757. [Google Scholar]

85. Газатлоо А., Рашиди А., Шариати-Ниасар М. Улучшение конвективного теплообмена графеновых наножидкостей в кожухотрубном теплообменнике. Эксп. Термическая жидкость Sci. 2014;53:136–141. [Академия Google]

86. Li Y. Влияние предварительной обработки оксида графена (GO) ультразвуком на механические свойства композитов GO/поливиниловый спирт. Углерод. 2013;55:321–327. [Google Scholar]

87. Qi X. Листы оксида графена заданного размера: подготовка и характеристика с помощью ультразвука. Дж. Матер. науч. 2014;49(4):1785–1793. [Google Scholar]

88. Xu C. Влияние обработки оксидом графена на свойства целлюлозных нанофибрилл, изготовленных из волокон черешка банана. Биоресурсы. 2015;10(2):2809–2822. [Google Scholar]

89. Ван З. Экспериментальная сравнительная оценка охлаждающей жидкости нанографена в миниатюрном пластинчатом теплообменнике. Междунар. Дж. Терм. науч. 2018;130:148–156. [Google Scholar]

90. Линг Л. Дж., К. С. Йи и М. Джаафар. Влияние времени обработки ультразвуком на свойства многослойного графена. в материалах конференции AIP. 2017. ООО «АИП Паблишинг».

91. Шалаби А. Структурный анализ восстановленного оксида графена методом просвечивающей электронной микроскопии. бул. хим. коммун. 2015;47(1):291–295. [Google Scholar]

92. Taherialekouhi R., Rasouli S., Khosravi A. Экспериментальное исследование стабильности и теплопроводности наночастиц вода-оксид графена/оксид алюминия в качестве охлаждающей гибридной наножидкости. Междунар. J. Тепломассообмен. 2019;145 [Google Scholar]

93. Ильяс С.У., Ридха С., Карим Ф.А.А. Стабильность дисперсии и поверхностное натяжение SDS-стабилизированных солевых наножидкостей с графеновыми нанопластинками. Colloids Surf., A. 2020;592 [Google Scholar]

94. Yashawantha K. Экспериментальное исследование физических и тепловых свойств графитовых наножидкостей. АИП конф. проц. 2018 [Академия Google]

95. Бараи Д.П., Бханвасе Б.А., Сахаран В.К. Наножидкости на основе восстановленного оксида графена и нанокомпозита Fe3O4: исследование ультразвукового синтеза, теплопроводности, реологии и конвективной теплопередачи. Инд.Инж. хим. Рез. 2019;58(19):8349–8369. [Google Scholar]

96. Mandhare H. Получение и исследование теплопроводности наножидкости на основе восстановленного оксида графена-ZnO, синтезированной с помощью ультразвукового метода. Матер. Рез. Инновации. 2020: 1–9. [Академия Google]

97. Бараи Д., Бханвасе Б.А., Сонаван С.Х. Обзор наножидкостей на основе производных графена: исследование свойств и характеристик теплопередачи. Инд.Инж. хим. Рез. 2020 [Google Scholar]

98. Кошта Н.Р. Исследование улучшения теплопроводности и конвективного теплообмена в спирально-змеевом теплообменнике с использованием наножидкостей на основе нанокомпозита rGO–TiO2, приготовленных ультразвуком. Индийская хим. англ. 2020;62(2):202–215. [Google Scholar]

99. Мехрали М. Исследование теплопроводности и реологических свойств наножидкостей, содержащих графеновые нанопластинки. Наномасштаб Res. лат. 2014;9(1):15. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

100. Arzani H.K. На пути к улучшению характеристик теплопередачи кольцевых теплообменников с наножидкостями на основе воды/этиленгликоля, содержащими графеновые нанопластинки. Дж. Терм. Анальный. Калорим. 2016;126(3):1427–1436. [Google Scholar]

101. Zhang H., Zhang N., Fang F. Изготовление высокоэффективных композитных покрытий из оксида никеля и графена с использованием электроосаждения с помощью ультразвука. Ультрасон. Сонохем. 2020;62 [PubMed] [Google Scholar]

102. Гонсалвеш Г. Разложение оксида графена на наноразмеры: атомное восстановление и фрагментация в замкнутой горячей точке. науч. Отчет 2014;4(1):1–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

103. Ороян М. Измерение, прогнозирование и корреляция плотности, вязкости, поверхностного натяжения и скорости ультразвука различных типов меда при разных температурах. Дж. Фуд Инж. 2013;119(1):167–172. [Google Scholar]

104. Бахайя Б., Джонсон Д., Явузтюрк С. О влиянии графеновых нанопластинок на теплопроводность, вязкость и теплоперенос вода-графеновая наножидкость в условиях ламинарного внешнего течения. J. Теплопередача. 2018;140(6) [Академия Google]

105. Тернер П. Контролируемая обработка ультразвуком как способ контроля размера чешуек графена на месте. науч. Отчет 2019;9(1):1–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

106. Бракамонте М.В. О природе дефектов в жидкофазном расслоенном графене. Журнал физической химии C. 2014; 118 (28): 15455–15459. [Google Scholar]

107. Сундар Л.С. Температурно-зависимые характеристики течения наножидкости Al2O3. Международный журнал нанотехнологий и приложений. 2007;1(2):35–44. [Академия Google]

108. Кишор П. Получение, характеристика и теплофизические свойства гибридных наножидкостей Cu-графеновых нанопластинок. Матер. Сегодня:. проц. 2020 [Google Scholar]

109. Баладжи Т. Улучшение характеристик теплопереноса микроканального радиатора с наножидкостями на основе графена. Междунар. коммун. Тепломассообмен. 2020;117 [Google Scholar]

110. Cai X. Влияние параметров обработки ультразвуком на жидкофазное расслоение графита в графеновые нанопластинки. Наномасштаб Res. лат. 2018;13(1):241. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Влияние обработки ультразвуком на физико-химические и функциональные свойства изолята белка грецкого ореха

. 2018 Апрель; 106: 853-861.

doi: 10.1016/j.foodres.2018.01.060. Epub 2018 8 февраля.

Чжэньбао Чжу ¹ , Вэйдуо Чжу ² , Цзяньхуа И ² , Нин Лю ² , Юньган Цао ² , Джиали Лу ² , Эрик Эндрю Декер ³ , Дэвид Джулиан МакКлементс ⁴

Принадлежности

• ¹ Школа пищевой и биологической инженерии Шэньсийского университета науки и технологии, Xuefu Road, Сиань, Шэньси 710021, Китай; Департамент пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс 01003, США.
• ² Школа пищевой и биологической инженерии Шэньсийского университета науки и технологии, Xuefu Road, Сиань, Шэньси 710021, Китай.
• ³ Факультет пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс, 01003, США.
• ⁴ Факультет пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс, 01003, США. Электронный адрес: [email protected].

• PMID: 29579996
• DOI: 10.1016/j.foodres.2018.01.060

Чжэньбао Чжу и др. Фуд Рез Инт. 2018 Апрель

. 2018 Апрель; 106: 853-861.

doi: 10.1016/j.foodres.2018.01.060. Epub 2018 8 февраля.

Авторы

Чжэньбао Чжу ¹ , Вэйдуо Чжу ² , Цзяньхуа И ² , Нин Лю ² , Юньган Цао ² , Джиали Лу ² , Эрик Эндрю Декер ³ , Дэвид Джулиан Макклементс ⁴

Принадлежности

• ¹ Школа пищевой и биологической инженерии Шэньсийского университета науки и технологии, Xuefu Road, Сиань, Шэньси 710021, Китай; Департамент пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс 01003, США.
• ² Школа пищевой и биологической инженерии Шэньсийского университета науки и технологии, Xuefu Road, Сиань, Шэньси 710021, Китай.
• ³ Факультет пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс, 01003, США.
• ⁴ Факультет пищевых наук Массачусетского университета, Амхерст, Массачусетс, 01003, США. Электронный адрес: [email protected].

• PMID: 29579996
• DOI: 10.1016/j.foodres.2018.01.060

Абстрактный

Целью данного исследования было изучение влияния высокоинтенсивной ультразвуковой обработки (обработки ультразвуком) на молекулярные, физико-химические и функциональные свойства изолята белка грецкого ореха. Водные белковые суспензии грецкого ореха обрабатывали ультразвуком при различных уровнях мощности (200, 400 или 600 Вт) и времени (15 или 30 мин), а затем определяли любые изменения в структуре и свойствах белка. SDS-PAGE продемонстрировал отсутствие изменений в электрофоретических картинах белков, что указывает на то, что обработка ультразвуком не разрушала ковалентные связи. Спектроскопия кругового дихроизма показала небольшое изменение вторичной структуры белка после обработки ультразвуком с уменьшением α-спирали и увеличением содержания β-листа, β-витка и случайного клубка. После обработки ультразвуком наблюдалось увеличение свободных сульфгидрильных (SH) групп на поверхности и снижение интенсивности флуоресценции, что указывает на заметные изменения в третичной структуре. Ультразвук уменьшил размер частиц в водных дисперсиях белка грецкого ореха, что подтверждается статическим светорассеянием и сканирующей электронной микроскопией, предполагая, что агрегаты белка диссоциируют при обработке ультразвуком. Кроме того, растворимость в воде (+22%), индекс эмульгирующей активности (+26%) и индекс стабильности эмульгирования (+41%) увеличились после обработки ультразвуком. Эти результаты свидетельствуют о том, что обработка ультразвуком является ценным инструментом для улучшения функциональных свойств белков грецкого ореха.

Ключевые слова: денатурация; функциональные свойства; Физико-химические свойства; УЗИ; Изолят белка грецкого ореха.

Copyright © 2018 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Похожие статьи

• Влияние высокоинтенсивного ультразвука на составные, физико-химические, биохимические, функциональные и структурные свойства белкового изолята канолы (Brassica napus L.).

  Флорес-Хименес Н.Т., Уллоа Х.А., Сильвас Х.Е.У., Рамирес Х.К.Р., Уллоа П.Р. , Росалес ПАБ, Каррильо Ю.С., Лейва Р.Г. Флорес-Хименес Н.Т. и др. Фуд Рез Инт. 2019 июль; 121: 947-956. doi: 10.1016/j.foodres.2019.01.025. Epub 2019 11 января. Фуд Рез Инт. 2019. PMID: 31108830

• Влияние высокого гидростатического давления на физико-химические и функциональные свойства белкового изолята грецкого ореха (Juglans regia L.).

  Цинь З., Го С., Линь И., Чен Дж., Ляо С., Ху С., Ву Дж. Цинь Зи и др. J Sci Food Agric. 2013 30 марта; 93 (5): 1105-11. doi: 10.1002/jsfa.5857. Epub 2012 30 августа. J Sci Food Agric. 2013. PMID: 22936330

• Влияние предварительной обработки ультразвуком высокой интенсивности на структуру, свойства и энзимолиз изолята белка грецкого ореха.

  Чжао Ф., Чжай С., Лю С. , Лиан М., Лян Г., Цуй Дж., Донг Х., Ван В. Чжао Ф и др. Молекулы. 2021 30 декабря; 27 (1): 208. дои: 10.3390/молекул 27010208. Молекулы. 2021. PMID: 35011440 Бесплатная статья ЧВК.

• Обработка высокоинтенсивным ультразвуком белкового изолята, выделенного из дефенолизированного шрота подсолнечника: влияние на физико-химические и функциональные свойства.

  Малик М.А., Шарма Х.К., Сайни К.С. Малик М.А. и соавт. Ультрасон Сонохем. 2017 ноябрь;39:511-519. doi: 10.1016/j.ultsonch.2017.05.026. Эпаб 2017 19 мая. Ультрасон Сонохем. 2017. PMID: 28732975

• Грецкий орех (Juglans regia L.): генетические ресурсы, химия, побочные продукты.

  Мартинес М.Л., Лабуккас Д.О., Ламарк А.Л., Маэстри Д.М. Мартинес М. Л. и соавт. J Sci Food Agric. 2010 сен; 90 (12): 1959-67. doi: 10.1002/jsfa.4059. J Sci Food Agric. 2010. PMID: 20586084 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Механизм образования и функциональные свойства наночастиц белкового изолята грецкого ореха и соевого белкового изолята с использованием технологии рН-цикла.

  Дай Ю, Сюй Ю, Ши С, Лю Ю, Би С. Дай Ю и др. Фронт Нутр. 2023 10 фев; 10:1135048. doi: 10.3389/фнут.2023.1135048. Электронная коллекция 2023. Фронт Нутр. 2023. PMID: 36845052 Бесплатная статья ЧВК.

• Композитные гели изолят белка грецкого ореха-κ-каррагинан, улучшенные синергетическим ультразвуком-трансглутаминазой: гелеобразующие свойства и структура.

  Лю Ю, Лэй Ю, Кан Х, Оуян Х, Ли Х, Ю Х, Гу Цюй, Ли С. Лю Ю и др. Гели. 2023 янв. 20;9(2):91. doi: 10.3390/gels

91. Гели. 2023. PMID: 36826261 Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние упаковочных материалов на структурные и смоделированные пищеварительные характеристики белка грецкого ореха при ускоренном хранении.

  Хань М., Чжао Дж., Ву Ц., Мао Х., Чжан Дж. Хан М. и др. Еда. 2023 1 февраля; 12 (3): 620. doi: 10.3390/foods12030620. Еда. 2023. PMID: 36766154 Бесплатная статья ЧВК.

• Улучшение функциональных характеристик концентрата белка семян финика с помощью высокоинтенсивной ультразвуковой обработки.

  Келани М., Йемиш О. Келани М. и др. Молекулы. 2022 26 декабря; 28 (1): 209. doi: 10.3390/молекулы28010209. Молекулы. 2022. PMID: 36615403 Бесплатная статья ЧВК.

• Влияние окислительной модификации пероксильным радикалом на характеристику и идентификацию окислительных агрегатов и продуктов переваривания in vitro белковых изолятов грецкого ореха ( Juglans regia L.).

  Чжао Дж., Хань М., Ву Ц., Мао С., Чжан Дж., Лу З. Чжао Дж. и др. Еда. 2022 19 декабря; 11 (24): 4104. doi: 10.3390/foods11244104. Еда. 2022. PMID: 36553844 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

вещества

Ультразвуковая ванна для подготовки образцов в фармацевтических исследованиях

Ультразвуковая ванна, ультразвуковой аппарат и ультразвуковой очиститель — термины, описывающие оборудование, используемое на этапах подготовки образцов в фармацевтических исследовательских проектах, направленных на проектирование и разработку лекарств. Поскольку термин «ультразвуковая очистка» связан с очисткой деталей, в этом посте мы будем использовать ультразвуковую ванну.

Подготовка проб определяется Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) как процесс, используемый для преобразования аналитов в измеримую форму.

Например, в Подготовка проб фармацевтических дозированных форм , «ультразвуковые устройства, также называемые ультразвуковой экстракцией, могут считаться как методами уменьшения размера частиц, так и методом перемешивания. Благодаря своей способности диспергировать, смешивать и растворять образцы, он широко используется при пробоподготовке лекарственных форм».

В этом посте мы опишем

• . Цель звуковых ванн
• Как работает процесс
• Ультразвуковой ванной. процессы, используемые при подготовке образцов для извлечения активного фармацевтического ингредиента (АФИ) из его носителя или наполнителя перед проведением тестов на однородность содержимого и эффективность.

  Можно использовать другие методы достижения желаемых результатов. К ним относятся встряхивание, перемешивание, взбалтывание, измельчение, измельчение, смешивание и гомогенизация.

  Некоторые из этих опций из-за особенностей их работы могут нагревать образцы, что может ухудшить API.

  Ультразвуковая ванна, используемая в качестве устройства для обработки ультразвуком, может обеспечить быструю подготовку проб, избегая при этом химического разложения АФС из-за чрезмерного нагревания.

  Как ультразвуковые ванны выполняют подготовку фармацевтических образцов

  Ультразвук определяется как звук выше диапазона человеческого слуха (номинально 20 000 циклов в секунду или 20 кГц). В приложениях по подготовке проб он используется для создания высокочастотной энергии в жидкостях.

  Одним из способов достижения этого является использование ультразвукового очистителя (используемого как ультразвуковая ванна), резервуар которого содержит воду и поверхностно-активное вещество.

  При активации генераторы устройства возбуждают преобразователи, прикрепленные к дну резервуара, которые вибрируют на ультразвуковых частотах. Дно бака служит мембраной; его вибрация создает миллионы микроскопических вакуум пузырьков в ультразвуковой ванне.

  Когда пузырьки соприкасаются с предметами, погруженными в ванну, они взрываются с огромной силой. Это называется ультразвуковой кавитацией. При ультразвуковой очистке эти имплозии разрыхляют и уносят загрязнения.

  В ультразвуковых пробоподготовках энергия кавитации проходит через стенки стеклянных стаканов и колб, расположенных в резервуаре. Они содержат растворители и образцы для анализа. Теперь выступая в роли «ванны», растворитель воздействует на образцы, быстро диспергируя, перемешивая и растворяя.

  Elmasonic S150
  Оборудование для ультразвуковой ванны

  Elmasonic S150, поставляемый Tovatech, идеально подходит для методов USP, в которых для пробоподготовки используется ультразвуковая ванна.

  Постоянно дает воспроизводимые результаты пробоподготовки в широком диапазоне применений, включая солюбилизацию, растворение, переваривание, диспергирование, эмульгирование, гомогенизацию и смешивание.

  Эффективность S150 в качестве ультразвукового прибора для пробоподготовки обусловлена ​​комбинацией

  • Ультразвуковая частота 37 кГц
  • Средняя мощность ультразвука 300 Вт
  • относительно большая площадь поверхности (20 дюймов x 12 дюймов)
  • , но глубина всего 4 дюйма.

  В результате мощность на единицу объема значительно выше, чем у обычных моделей ультразвуковых очистителей. Это означает, что процесс обработки ультразвуком завершается до накопления тепла, что, как отмечалось ранее, является естественным результатом воздействия ультразвуковой энергии, которая может вызвать деградацию API.

  Внимание:  

  Простое уменьшение объема жидкости в более глубокой модели ультразвукового очистителя не даст того же результата. Эксплуатация оборудования с жидкостью значительно ниже линии заполнения может привести к повреждению ультразвукового генератора и бака.

  Вместо этого Elma S150 специально настроен для оптимальной работы при глубине жидкости менее 4 дюймов.

  Типовой цикл пробоподготовки

  • Подготовьте пробы в соответствии с установленными операционными процедурами и поместите их в колбы вместе с рекомендуемым растворителем.
  • Мерные колбы помещаются в корзину из нержавеющей стали S150, а колбы Эрленмейера вставляются в зажимы, прикрепленные к сетчатому дну корзины. Корзина, в свою очередь, помещается в раствор для обработки ультразвуком, состоящий из воды и усилителя ультразвука, например нескольких капель жидкости для мытья посуды. Колбы должны быть погружены лишь частично.
  • Установите таймер для цикла обработки ультразвуком.
  • Установленное время и оставшееся время отображаются на светодиодном дисплее.
  • Включите устройство. Ультразвуковые преобразователи, питаемые от ультразвукового генератора, запускают кавитационное действие, производя миллионы мельчайших пузырьков в растворе ультразвуковой ванны.
  • Ультразвуковые волны проникают сквозь стенки колб, вызывая кавитацию и в растворе колбы. Эти кавитационные пузырьки взрываются при контакте с образцами, вызывая их диспергирование и растворение.
  • В конце временного цикла прибор выключается, и анализ пробы продолжается. Колбы должны быть тщательно очищены и проверены перед повторным использованием.
  A Предлагаемый этап предварительной подготовки пробы

  Свежие растворы для обработки ультразвуком следует дегазировать перед началом подготовки пробы. Этот процесс удаляет захваченный воздух, который снижает эффективность кавитации.

  Elmasonic S150 имеет функцию автоматической дегазации, которая выполняет процесс примерно за 10 минут. Обратите внимание, что ультразвуковые устройства без функции дегазации будут дегазировать при нормальной работе, но этот процесс может занять 10-15 минут или более в зависимости от количества используемого раствора.

  Другой вариант: ультразвуковые рупоры в качестве мини-ультразвуковых ванн

  Ультразвуковые рупоры, также называемые ультразвуковыми разрушителями клеток, работают по тому же принципу, что и Elma S150 для обработки больших партий.

  В этом случае ванна заменяется узлом, состоящим из акриловой втулки, которая надевается на чашеобразный рожок диаметром 2 или 3 дюйма.

  Рупор прикреплен к преобразователю, который создает ультразвуковые колебания частотой 20 кГц. Хладагент, такой как холодная вода, может непрерывно циркулировать через акриловый рукав через нижний вход и верхний выход, чтобы избежать теплового повреждения образцов.

  Прочтите нашу публикацию о мелкомасштабной дисперсии наночастиц для получения дополнительной информации об ультразвуковых рожках в качестве мини-ультразвуковых ванн.

  Вкратце

  Пробоподготовка — это точная наука для достижения точного количественного определения при проведении анализов лекарственных препаратов. Обработка ультразвуком с использованием ультразвуковой ванны или ультразвукового рожка является распространенным средством извлечения API из твердых матриц. Свяжитесь с учеными Tovatech, чтобы получить помощь в определении и использовании правильного оборудования ультразвуковой ванны для ваших анализов.

  Дисперсия наночастиц | Ультразвуковая дисперсия

  Высокие силы сдвига, создаваемые ультразвуковой кавитацией, способны разрушать агломераты частиц и приводить к более мелким и однородным размерам частиц. Стабильные и однородные суспензии, полученные с помощью ультразвука, сегодня широко используются во многих отраслях промышленности. Ультразвуковая обработка зонда очень эффективна для обработки наноматериалов (углеродных нанотрубок, графена, чернил, оксидов металлов и т. д.), а ультразвуковые аппараты стали отраслевым стандартом для:

  • Диспергирующий
  • Деагломерация
  • Уменьшение размера частиц
  • Синтез частиц и осаждение
  • Функционализация поверхности

  Ультразвуковые очистители превосходят ультразвуковые очистительные ванны для дисперсии наночастиц

  Зондовая обработка ультразвуком значительно более мощная и эффективная по сравнению с ультразвуковыми очистными ваннами для применения с наночастицами. Чистая ванна требует часов, чтобы выполнить то, что зонд Sonicator может сделать за считанные минуты. Соникаторы могут создавать стабильную дисперсию, которая может оставаться во взвешенном состоянии в течение многих месяцев, о чем свидетельствует отрывок из этой статьи:

  Дисперсии во флаконах (а) имеют коагулированные углеродные нанотрубки в теле и на дне с помощью обработки ультразвуком в ванне в течение 8 часов, (б) выглядят свободно гомогенными при обработке зондом ультразвуком в течение 3 минут и (в) сохраняют свободно гомогенную форму даже после 4 месяцев пребывания при комнатной температуре. Концентрация многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) составляет 2500 мг/л, а соотношение многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ)/ДСН составляет 1:10. (d) Многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) из (c) разбавляли до 25 мг/л деионизированной водой.

  Понятно, что многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) не полностью растворяются в воде при использовании ультразвуковой ванны в течение 8 часов; на дне маленькой бутыли наблюдалось значительное осаждение МУНТ (рис. а). При работе с частотой 20 кГц, применяемой зондом Sonicator, МУНТ полностью диспергируются в водном растворе, образуя гомогенный свободный раствор (рис. б). Примечательно, что седиментации не наблюдается даже после четырех месяцев пребывания при комнатной температуре (рис. c).

  Соникаторы эффективно рассеивают многие типы частиц

  Изображение слева, взятое из статьи «Стабильность наночастиц оксидов металлов в водных растворах» из журнала Water Science & Technology, показывает медленную реагрегацию трех наночастиц оксидов металлов после обработки ультразвуком. Согласно авторам: «Эти результаты показывают, что ультразвук может эффективно диспергировать НЧ в воде». В ходе исследования было проверено несколько методов диспергирования, и было обнаружено, что «обработка ультразвуком оказалась наиболее эффективной для дезагрегации наночастиц в воде».

  Обратите внимание, что время реагрегации любого вещества сильно зависит от его химического состава.

  Видео

  Q1375 Sonicator

  Q700 Sonicator с бустерным звуковым сигналом

  Q700 Sonicator

  Публикации и протоколы по нанотехнологиям

  Дисперсный УНТ Q500 Масштабируемое производство оксида железа Графен через ультразвук PLGA наночастицы Стабильность наночастиц оксидов металлов SW Carbon Nanotube — эпоксидные композиты Посетите нашу полную библиотеку последних публикаций и протоколов по наночастицам

  Публикации и протоколы по дисперсии наночастиц

  Протоколы

  • Дисперсия МУНТ
  • Формование литьем сетей углеродных нанотрубок с использованием парафина
  • Приостановка CNT с помощью Q700
  • Диспергирование УНТ с Q500
  • Формование литьем сетей углеродных нанотрубок с использованием парафина
  • Электрогенерированная хемилюминесценция обычных органических люминофоров в воде с использованием эмульсионной системы

  Публикации

  • Q1375/Q2000
  • К700
  • К500
  • К125
  • Модели, снятые с производства (например, S-4000, S-3000)

  Q1375/Q2000

  Масштабируемое производство нановискеров оксида железа
  Macher, et. и др., Журнал наноматериалов, 2015; Номер статьи 376579

  Q700

  Характеристика нанофибриллированной целлюлозы, полученной из волокон пустых плодов масличной пальмы (OPEFB), с использованием ультразвука
  Росазли, Р. и др. al., Journal of Contemporary Issues and Thought, Vol. 6, 2016 (стр. 28-35)

  Влияние многостенных углеродных нанотрубок на механические свойства бетона
  Киссаб, М. А., Аббас, С. Т.; Университет Аль-Нахрейн, и др. al., College of Engineering Journal (NUCEJ) Vol.91 No.2, 2016 pp.194 – 201

  Чистые графеновые аэрогели путем замораживания при комнатной температуре
  Lin, Y. et al., Материалы CarbonAdvanced, Vol. 28 июля 2016 г. (стр. 7993–8000)

  Зависимое от хиральности молекулярное распознавание углеродных нанотрубок в оболочке ДНК
  Daniel P. Salem, et. al., Carbon 97 (2016) 147-153

  In Vitro усиление сенсибилизации мышиных Т-хелперов 2 к овальбуминовому аллергену с помощью наночастиц сажи
  Lefebvre, et. др., Токсикологические науки 2014; doi: 10.1093/toxsci/kfu010

  Повышенная устойчивость к испарению за счет быстрого проникновения воды при осаждении оксида графена
  Tong, W.L. и др. al., Scientific Reports, 5, 11896; DOI: 10.1038/srep11896; Июнь 2015 г.

  Наноструктурированная липидная система как стратегия улучшения анти-Candida albicans Активность Astronium sp.
  Бонифачо и др. др., Международный журнал наномедицины 2015: 10; 5081-5092

  Механически спеченные наночастицы галлия-индия
  Boley et. al., Advanced Materials 2015, 27, 2355-2360

  Самособирающиеся 2D тонкие пленки WSe2 для фотоэлектрохимического производства водорода
  Yu et. al., Nature Communications 2015, 6:7596, DOI: 10.1038/ncomms8596

  Производство и характеристика реакции на сдвиг модифицированного углеродного нановолокна углепластика с использованием процесса отверждения только вне автоклава, вакуумного мешка
  Макдональдс и др. al., The Scientific World Journal, Vol. 2014, ID статьи 830295, http://dx.doi.org/10.1155/2014/830295

  Наночастицы PLGA, образованные одинарной или двойной эмульсией с витамином E-TPGS
  McCall et. al., Journal of Visualized Experiments, декабрь 2013 г., выпуск 82, doi:10.3791/51015

  Сольвотермический синтез иерархических наноструктур Eu2O3, созданных по шаблону с помощью PS-b-PMAA: управление морфологией посредством простого изменения содержания воды
  Сяо и др. al., Journal of Materials Chemistry, 2015

  Gelsolin Амилиодогенез эффективно модулируется наночастицами PLGA, конъюгированными с куркумином и эметином
  Srivastava, et. др., PLOS ONE, 2015; DOI:10.1371/journal.pone.0127011

  Нанофибриллированная целлюлоза (NFC): ценный побочный продукт, улучшающий экономику производства целлюлозного этанола
  Song et. al., Energies, Volume Energies, Volume Energies, Volume Energies. 607-618, февраль 2014 г.

  Preparation and Characterization of Carbon Nanofluids by Using a Revised Water-Assisted Synthesis Method
  Teng et.al., Journal of Nanomaterials, Volume 2013, Article ID 582304, September 2013

  Q500

  Miscanthus Giganteus: коммерчески жизнеспособный устойчивый источник нанокристаллов целлюлозы
  Elvis Cudjoe, et. al., Углеводные полимеры 155 (2017) 230-241

  Расслоенный жидкий графен: практический метод увеличения нагрузки и получения тонких пленок
  Petro, et. al., 2016, ECS Journal of Solid State Science and Technology, 5 (2) P36-P40

  Сравнение пленок нанопроволок для обогащения плазматической мембраны: покрытие нанопроволок на клетке
  Kim et.al., Дж Нанопарт Рез. 2013 1 декабря; 15(12): 2133–.doi:10.1007/s11051-013-2133-0

  Структурные и оптические свойства тонких пленок TCO с гладкой поверхностью, нанесенных на слои наночастиц разного размера для оконного электрода из тонкой пленки Si Solar Клетки
  Miura et.al., Materials Transactions, Японский институт металлов и материалов, октябрь 2014 г., [doi:10.2320/matertrans.M2014208]

  Q125

  Single Титан с диактивным покрытием, Sonochemical-Hydrothermal Technique
  Clemens et.al., Open Journal of Composite Materials, Volume 3, 21-32, April 2013

  Модели, снятые с производства (например, S-4000, S-3000)

  Графен посредством жидкофазного отшелушивания с помощью ультразвука
  Ciesielski et. al., Chem. соц. Rev., 2014, 43, 381-398

  Агрегационное состояние наночастиц фуллерена: влияние на реакционную способность, транспорт и микробную токсичность Hilton Hotel, Новый Южный Уэльс, Австралия, 18–21 сентября 2011 г. Бартон, A.C.T.: Engineers Australia, 2011 г.: [209]–[218]

  Массивы одностенных углеродных нанотрубок с полным покрытием поверхности для высокопроизводительной электроники
  Cao et.al., Nature Nanotechnology, Volume 8, 180-186, March 2013

  Processing and property researching однослойных углеродных нанотрубок (SWNT) матричные нанокомпозиты из липкой бумаги/эпоксидной смолы
  Wang et.al., Composites: Part A, Volume 35, 1225-1232, September 2003

  для тераностических приложений
  Bhirde et.al., Theranostics 2011, I: 310-321, июль 2011 г.

  Натуральные биоадгезивные биоразлагаемые биоразлагаемые биоразлагаемые наночасные наночастицы. ., Journal of Pharmaceutical Technology & Drug Research ISSN 2050-120X, 2-7, 2013

  Влияние размера частиц и температуры на физическую стабильность наносфер PLGA и микросфер, содержащих Biodipy
  De et. al., AAPS PharmSciTech, том 5, выпуск 4, статья 53, сентябрь 2004 г. Нанотехнологии, том 24, 1–11, декабрь 2012 г.

  Нанокомпозиты из каучука и углеродных нанотрубок с полибензоксазиновой оболочкой
  Yang et.al., Composites: Part A, Volume 39, 1698, July 2050

  Производство нанокристаллической целлюлозы из багассы сахарного тростника Иран, 87-89

  Наночастицы серебра нарушают развитие нервной системы в клетках PC12: критический вклад ионов серебра, размера частиц, покрытия и состава
  Powers et.al., Environmental Health Perspectives, Volume 119, Number 1, 37-44, January 2011

  Стабильность наночастиц оксидов металлов в водных растворах
  Tso et.al., Water Science & Technology (2010), Volume 61, Issue 1, 127-133

  Упрочнение графеновых керамических композитов
  Walker et. al., ACS Nano, Volume 5, No. 4, 3182-3190, 2011 полимер с эффектом памяти для многофункциональности
  Lu et.al., Composites Science and Technology, Volume 71, 1427-1434, May 2011

  ---

  Советы и информация по дисперсии наночастиц размеры частиц.

• Обязательно используйте датчик соответствующего размера. Меньшие зонды имеют более высокие амплитуды, которые могут помочь создать наночастицы меньшего размера, но этого будет недостаточно для эффективной обработки больших объемов. Не используйте датчик большего размера, чем необходимо, и датчик меньшего размера, чем требуется для объема.
• Частицы меньшего размера обычно имеют более длительное время пребывания в суспензии.
• Частицы меньшего размера обычно имеют более длительное время пребывания в суспензии.
• Продолжительность, в течение которой ваши частицы будут оставаться агрегированными, также зависит от их химического состава с растворителем и другими присутствующими соединениями.