Wat is de ultrasone homogenisator voor biologische afbraak

Ultrasone biologische afbraaktechnologie, met als voordeel dat deze milieuvriendelijk is, voorzichtig werkt en moeilijk-om- stoffen kan afbreken, biedt brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van milieubescherming, voeding en biogeneeskunde. Momenteel wordt het echter geconfronteerd met uitdagingen zoals energieverbruik en schaalbaarheid. Naarmate de technologie verder wordt geoptimaliseerd, zal het commerciële en industriële toepassingspotentieel ervan geleidelijk vrijkomen. Om toepassing op grote- schaal mogelijk te maken, moet deze technologie nog een aantal knelpunten overwinnen: ten eerste is het energieverbruik hoog; de huidige ultrasone verwerking brengt aanzienlijk energieverlies met zich mee, vooral in industriële toepassingen waar de bedrijfskosten hoog zijn. Ten tweede is er een gebrek aan uniforme normen; parameters zoals ultrasone frequentie en vermogen zijn niet gestandaardiseerd voor verschillende scenario's, wat leidt tot aanzienlijke verschillen in verwerkingseffecten. Deze problemen kunnen echter geleidelijk worden opgelost door technologische optimalisatie, zoals het ontwikkelen van hoog-efficiënte transducers om de efficiëntie van de energieconversie te verbeteren, het opzetten van gestandaardiseerde parametersystemen voor verschillende scenario's via big data, en het ontwikkelen van modulaire apparatuur om zich aan te passen aan grootschalige- verwerkingsbehoeften. Naarmate de technologie volwassener wordt, zullen de toepassingskosten ervan blijven dalen en zullen de toepassingsscenario's zich verder uitbreiden, waardoor de algemene vooruitzichten zeer veelbelovend zijn.

 

I. Werkingsprincipe van ultrasone biologische afbraak

Ultrasone homogenisator is de kern: wanneer ultrasoon geluid zich in een vloeistof voortplant, genereert het talloze kleine belletjes (cavitatiebellen).

Intensieve belwerking: De cavitatiebellen zetten snel uit en vallen vervolgens onmiddellijk in elkaar, waardoor plaatselijke hoge temperaturen en druk (tot duizenden graden Celsius en honderden atmosferen) en sterke schokgolven ontstaan.

Afbraak van verontreinigende stoffen: Onder hoge temperatuur en druk worden sterk oxiderende stoffen zoals hydroxylradicalen gegenereerd. Tegelijkertijd verbreken de sterke schokgolven de chemische bindingen van verontreinigende stoffen, waardoor uiteindelijk grote moleculaire verontreinigende stoffen worden afgebroken tot kleine, onschadelijke moleculen (zoals kooldioxide en water).

 

II. Kernredenen voor het gebruik van ultrasone apparatuur

Hoge afbraakefficiëntie: De sterke oxidatie en mechanische impact van cavitatie kunnen recalcitrante verontreinigende stoffen (zoals residuen van bestrijdingsmiddelen en industrieel organisch afvalwater) snel afbreken.

 

Geen secundaire vervuiling: Er zijn geen chemische middelen nodig; de afbraak is uitsluitend afhankelijk van fysische en chemische processen, waarbij nieuwe vervuiling veroorzaakt door residuen van bestrijdingsmiddelen wordt vermeden.

 

Brede toepasbaarheid: Het kan verschillende organische en anorganische verontreinigende stoffen in vloeistoffen behandelen en wordt niet beperkt door de concentratie van verontreinigende stoffen, waardoor het geschikt is voor meerdere scenario's zoals afvalwaterbehandeling en voedselzuivering.

 

Eenvoudige bediening: De apparatuur werkt stabiel, vereist geen complex onderhoud en kan worden gebruikt in combinatie met bestaande behandelingsprocessen, waardoor de retrofitkosten worden verlaagd.

 

Wat zijn enkele toepassingsgevallen van ultrasone biologische afbraaktechnologie?

Ultrasone biologische afbraaktechnologie, met zijn unieke cavitatie-effect en oxidatie-eigenschappen, heeft praktische toepassingen op verschillende gebieden, zoals industriële afvalwaterbehandeling, slibverwijdering, biologische experimenten, voedsel en medische toepassingen. Hieronder volgen specifieke voorbeelden: Industriële afvalwaterbehandeling

Afvalwater van elektronische componenten: een bedrijf dat elektronische componenten produceert, heeft een gecombineerd proces toegepast van "hoog-efficiënte filtratie + neutralisatie en aanpassing + geavanceerde oxidatie (ozon) + MBR + ultraviolette desinfectie." Na de introductie van ultrasone-ondersteunde behandeling bereikte het CZV-verwijderingspercentage van het afvalwater 93% en voldeed de uiteindelijke effluentkwaliteit aan de eerste- lozingsnorm, waardoor het zuiveringseffect van het oorspronkelijke proces aanzienlijk werd verbeterd.

 

Afvalwater van zware metalen galvaniseren: Voor het galvaniseren van afvalwater dat 4000 × 10⁻⁶ mol/l nikkel bevat, werd met ultrasone behandeling een verwijderingspercentage van nikkelionen bereikt van meer dan 99%. Voor industrieel afvalwater dat 1000 × 10⁻⁶ mol/l koper bevatte, bereikte ultrasone behandeling een verwijderingspercentage van koperionen van 99,8%. Het kernprincipe is het afbreken van de complexe structuur van zware metalen door middel van trillingen, waardoor daaropvolgende precipitatie en filtratie wordt vergemakkelijkt.

 

Afvalwater verven en looien: een verffabriek gebruikte 40 kHz ultrasone-geassisteerde Fenton-oxidatietechnologie om hardnekkige organische verontreinigende stoffen effectief uit het afvalwater te verwijderen, waardoor afvalwaternormen werden bereikt die voldoen aan de nationale lozingsnormen. Verdere experimenten toonden aan dat voorbehandeling van looiwater met ultrageluid met een geluidsintensiteit van 1,47 W/cm² en een frequentie van 24 kHz, gecombineerd met coagulatie en sedimentatie, de CZV-verwijderingssnelheid met meer dan 10% verhoogde tot een maximum van 73,2%, vergeleken met eenvoudige coagulatie en sedimentatie.

Biologische en experimentele onderzoeksvelden

 

Biomoleculaire verwerking: Bij biochemisch onderzoek kan ultrageluid de fragmentatie en afbraak van DNA versnellen. Deze eigenschap voldoet aan de behoefte aan het verkleinen van de DNA-monstergrootte bij bio-informatica-onderzoek en kan ook worden gebruikt bij milieumonitoring om water-DNA te analyseren om bronnen van vervuiling te lokaliseren. Tegelijkertijd kan het eiwitcomplexen dissociëren, wat helpt bij het screenen van kandidaat-medicijnmoleculen. In de forensische geneeskunde en klinische diagnose kan echografie ook helpen bij de extractie van nucleïnezuren uit monsters, waardoor de detectie-efficiëntie en zuiverheid worden verbeterd.

Voedsel- en medisch gerelateerde velden

 

Afbraak van antibioticaresiduen in voedsel: Antibiotica zoals penicilline in melk zijn zeer thermostabiel en conventionele sterilisatie door verhitting is onvoldoende om ze volledig te verwijderen. Een onderzoeksteam van de Xihua Universiteit voerde een experiment uit naar de afbraak van penicilline in melk. Onder omstandigheden van 25 graden en pH 7 werd melk die penicilline bevatte, gedurende 35 minuten behandeld met ultrageluid van 150 W. Het uiteindelijke penicillineresidu in de melk was minder dan 1 ug/l, wat voldeed aan de relevante veiligheidsnormen. Deze methode vermijdt de schade aan de melkkwaliteit veroorzaakt door hoge- temperatuur- of chemische behandelingen en biedt een haalbare oplossing voor de behandeling van antibioticaresiduen in zuivelproducten.

 

Sterilisatiehulpmiddel voor medische hulpmiddelen: Echografie kan de celmembranen en celwanden van micro-organismen vernietigen en kan helpen bij de sterilisatie van medische hulpmiddelen op medisch gebied. Voor sommige hoge- temperatuur-gevoelige precisie-instrumenten kan ultrageluid bijvoorbeeld in spleten doordringen om bacteriën te doden, waardoor het risico op kruis-infectie tijdens medische procedures wordt verminderd. Het kan ook worden gecombineerd met andere sterilisatiemethoden om het effect verder te versterken.