مقدمه ای بر نحوه عملکرد تمیزکننده های التراسونیک و تاثیر دما روی آن
حمام التراسونیک یکی از پرکاربردترین دستگاه ها در آزمایشگاه های شیمی، داروسازی، پزشکی و حتی صنایع فلزی و الکترونیک است. این دستگاه نه تنها در آزمایشگاه ها کاربرد دارد، بلکه در رسته های مختلف شغلی به عنوان تمیزکننده استفاده می شود. به عنوان مثال، حمام التراسونیک در طلاسازی ضروری است. همچنین کاربرد حمام التراسونیک در مطب های دندانپزشکی و لابراتورهای دندان سازی به منظور تمیز کردن ابزار و پروتزهای ساخته شده از جرم های سخت بسیار مهم است. یکی از قابلیت های بسیار مهم در حمام التراسونیک، حالت Degas یا گاززدایی است. عوامل فیزیکی مختلفی در گاز زدایی در حمام التراسونیک دخالت دارند. در این مقاله، به طور ویژه تاثیر دما بر کارایی گاززدایی در حمام التراسونیک را بررسی می کنیم تا بتوانید گاززدایی با بالاترین راندمان را داشته باشید.
قابلیت گاززدایی حمام التراسونیک
یکی از قابلیت های مهم بسیاری از حمام های التراسونیک، حالت Degas یا گاززدایی است. این حالت به کاربر اجازه می دهد قبل از شروع فرایند اصلی، گازهای محلول در مایع را سریع تر و مؤثرتر خارج کند. اهمیت گاززدایی به این دلیل است که وجود گازهای حل‌شده و حباب های ریز در مایع می تواند مانع از انتقال درست انرژی اولتراسونیک شده و بازدهی کلی فرایند را کاهش دهد. در طی فرایند گاز زدایی در حمام التراسونیک، دستگاه به جای یک موج ثابت، پالس ها یا سیکل های خاصی از امواج التراسونیک تولید می کند. این نوع خاص از امواج کمک می کنند حباب های ریز به یکدیگر متصل و به حباب های بزرگتری تبدیل شوند. در نهایت این اتفاق باعث می شود حباب های هوا راحت تر به سطح بیایند و خارج شوند.
عوامل مختلفی مانند فرکانس و دامنه و دما بر فرایند گاززدایی تاثیر جدی دارند که در این مقاله به بررسی تاثیر دما بر کارایی گاززدایی در حمام التراسونیک می پردازیم.
تاثیر دما بر حلالیت گازها در مایعات
همان طور که می دانید، از منظر فیزیک و ترمودینامیک، حلالیت گازها در مایعات با افزایش دما کاهش می یابد. به بیان ساده تر، هر چه دمای آب یا حلال بالاتر باشد، ظرفیت آن برای نگه داشتن گاز کمتر می شود. به همین دلیل است که وقتی آب به جوش می آید، به سرعت حباب های هوا از سطح آن آزاد می شوند.
بنابراین می توان نتیجه گرفت، وقتی دمای حمام التراسونیک بالاتر می رود، خروج گاز از مایع تسهیل می شود. به همین دلیل بسیاری از دستگاه‌ها، به هیتر نیز مجهز هستند تا علاوه بر بهتر شدن عملکرد نهایی، عمل گاززدایی را هم بهینه کنند.
در مورد تاثیر دما بر کارایی گاززدایی در حمام التراسونیک، علاوه بر حلالیت گاز، تغییر ماهیت کاویتاسیون نیز دیده می شود.
تاثیر دما بر کارایی گاززدایی در حمام التراسونیک
به طور خلاصه، تغییرات (افزایش دما)، می تواند دو اثر متضاد در فرایند گاززدایی ایجاد کند؛ یک اثر مثبت و یک اثر منفی. بنابراین مهم است که گاززدایی در یک دمای بهینه انجام شود که بهترین نتیجه را نشان دهد.
- اثر مثبت: افزایش دما و کاهش حلالیت گازها
- گازها راحت تر از سطح مایع خارج می شوند.
- حباب های ریز سریع تر تشکیل می شوند و به سطح می آیند.
- مدت زمان لازم برای گاززدایی کاهش پیدا می کند.
- اثر منفی: افزایش دما و تغییر رفتار کاویتاسیون
- در دماهای بالا، شدت کاویتاسیون کاهش پیدا می کند. چون کشش سطحی مایع کم شده و حباب ها قبل از اینکه انرژی زیادی ذخیره کنند، سریع ترکیده یا پایدار می مانند.
- در نتیجه، انرژی انتقالی به مایع کمتر شده و کارایی کلی پایین می‌آید.
به همین دلیل است که در بیشتر دستورالعمل های دستگاه ها که توسط سازنده تنظیم شده است، یک محدوده دمای بهینه (معمولا ۳۰ تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد) برای گاززدایی توصیه می شود.
عملکرد گاززدایی در محدوده های دمایی متفاوت
در ادامه چند بازه دمایی رایج در آزمایش ها و نحوه عملکرد گاززدایی را بررسی می کنیم.
محدوده دمای اتاق (22 تا 27 درجه سانتی گراد)
- حلالیت گاز در مایع بالا است.
- زمان گاززدایی تقریبا چند دقیقه ای بیشتر است.
- کاویتاسیون پایدار اما ضعیف است.
محدوده دمایی بهینه (30 تا 45 درجه سانتی گراد)
- بهترین شرایط گاززدایی
- گاز به راحتی خارج می شود در عین حال کاویتاسیون هم پایدار و مطلوب است.
- زمان گاززدایی کوتاه تر است.
- برای بیشتر کاربردهای آزمایشگاهی و صنعتی، این محدوده دما توصیه می شود.
دمای بالا (60 درجه سانتی گراد و بیشتر)
- خروج گاز سریع است، اما کیفیت کاویتاسیون کاهش می‌یابد.
- امکان خطا در آزمایش هایی مانند HPLC بیشتر است.
مثالی از کاربرد گاززدایی در آماده سازی نمونه های HPLC
در انجام آزمایش های کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC) وجود حتی مقادیر اندک هوا یا گاز محبوس در محلول می تواند باعث تشکیل حباب در ستون و اختلال در کروماتوگرام شود. بنابراین ضروری است که قبل از تزریق نمونه به دستگاه، حتما گاززدایی با دقت بالا در محدوده دمایی مناسب انجام شود تا خطایی در نتایج به این دلیل دیده نشود.
نکاتی برای گاززدایی بهینه با حمام التراسونیک
- اگر دما پایین است، ابتدا دما را روی مقدار بهینه تنظیم کنید. سپس دستگاه را روی حالت گاززدایی یا Degas قرار هید.
- به نوع نمونه توجه کنید. در نمونه های حساس به دما مانند نمونه های بیولوژیکی، دما را در پایین ترین حالت بین 30 تا 35 درجه در نهایت حفظ کنید.
- اگر مایع مدت زیادی مانده است، مجددا آن را گاززدایی کنید.
خرید حمام التراسونیک با قابلیت گاززدایی و تنظیم دما از رویان ایران
رویان ایران، بزرگترین مرجع تخصصی فروش تجهیزات آزمایشگاهی، دستگاه حمام التراسونیک در ظرفیت های مختلف آزمایشگاهی با قابلیت تنظیم دما و گاززدایی ارائه می دهد. این دستگاه را می توانید با بهترین قیمت و خدمات پس از فروش معتبر از رویان ایران تهیه کنید. برای استعلام قیمت، مشاوره رایگان و خرید این محصول با کارشناسان رویان ایران تماس بگیرید.