Utilisation des bains à ultrasons

Introduction

Les bains à ultrasons sont des outils très utiles. Ils reposent sur l’utilisation de matériaux piézoélectriques qui, à partir de l’électricité circulant dans l’appareil, génèrent des ultrasons, pouvant aller de 20 à 100 kHz en général. Ces ondes vont créer un phénomène de cavitation, qui crée des bulles qui implosent et permettent d’atteindre localement des températures très élevées. C’est sur ce phénomène que se basent toutes les utilisations suivantes.

Le nettoyage

En effet, l’utilité première d’un bain à ultrasons est de nettoyer des composés verreries, pièce métalliques…

Cependant, il est important d’adapter les paramètres du bain pour que votre nettoyage soit optimal. Tout d’abord sa dimension : il faut que le bain soit assez grand pour contenir ce que vous voulez nettoyer. Ensuite la température du bain, qui doit pouvoir être réglée si besoin. Et enfin la fréquence qui va définir le type de nettoyage.

Comme dit précédemment, la fréquence, jouant sur la cavitation, formera des bulles plus ou moins grosses. Les plus petites bulles nettoieront une moins grande surface mais nettoieront les petits interstices plus facilement que les grosses bulles. Et enfin la puissance de bain, qui définira le temps nécessaire de nettoyage.

Exemple de matériel à nettoyer :

• Verrerie : Pas besoin d’un bain à grand volume et de fréquence élevée. Il vous faudrait donc un bain à ultrasons de laboratoire
• Grande pièce métallique : Il vous faut un bain plus grand à fréquence faible. Il vous faudrait dans ce cas-là un bain à ultrasons industriel
• Une petite pièce métallique avec de nombreux détails : Dans cette situation, il est préférable d’utiliser un bain à ultrasons à fréquence plus élevées que d’habitude. Nous vous conseillons un bain à fréquence élevée

Il est aussi possible d’utiliser des solutions pour améliorer le nettoyage du matériel à dissoudre ou à diluer dans l’eau du bain. Ces solutions permettent de décrocher plus facilement les dépôts sur les pièces et donc de réduire le temps de nettoyage ou encore d’améliorer son efficacité.

Préparation d’échantillons et de solutions

Vous pouvez aussi utiliser les bains à ultrasons pour préparer divers solutions et échantillons. En effet, ces bains permettent, grâce encore une fois au phénomène de cavitation, d’améliorer la dissolution d’une poudre.

Les cavitations, permettant d’agiter la poudre, améliorent la surface de contact entre la poudre et le solvant, en plus de permettre d’atteindre localement des températures élevées et donc de mieux dissoudre un composé.

Les bains vous permettent aussi de dégazer un échantillon en prévision d’une analyse (HPLC, Spectrométrie…). Les cavitations obligent le gaz dissous à sortir du liquide et l’agitation empêche ces gaz de se redissoudre. Ceci permet d’avoir une solution sans gaz qui pourrait potentiellement perturber l’analyse.

Pour cette application, nous vous conseillons un bain à ultrasons de laboratoire muni de chauffage pouvant parfaitement dissoudre un composé et dégazer aisément vos solutions.

Extraction des composés dans des cellules

Dans cette utilisation la cavitation permet d’extraire différents composés de multiples façons. En effet, elle permet l’érosion d’une matrice (alimentaire par exemple) et par la suite la fracture de la membrane cellulaire (plante par exemple), ce qui permet de libérer facilement les composés contenus dans ces cellules. Cela permet donc au solvant de récupérer la matière plus facilement et de diminuer la quantité nécessaire de celui-ci.

Pour cette application en chimie, la quantité de produit souhaitée va être déterminante dans le choix du bain. Pour produire de grosses quantités, il faut privilégier un bain à ultrasons industriel et pour de la recherche ou de la chimie fine, il faudra privilégier un bain à ultrasons de laboratoire.

Dégradation de polluant organique par voie oxydative sonochimique

Cette méthode d’élimination de polluant dans l’eau est assez nouvelle. Elle permet de dégrader un polluant organique par oxydation, via les radicaux hydroxyles (HO•) formés à partir d’eau oxygénée (H₂O₂). Ces radicaux vont attaquer les liaisons de la molécule et conduire dans certains cas à la minéralisation complète de l’échantillon. Le bain à ultrasons sert ici à former ces radicaux grâce à la cavitation et aussi à accélérer la réaction. Cette technique est applicable à différents polluants, tels que les pesticides, les résidus médicamenteux… De nombreuses études sur cette méthode d’oxydation sont en cours.

Comme pour l’extraction, c’est le volume d’eau que vous purifiez qui va définir votre choix de bain à ultrason (bain à ultrasons de laboratoire ou bain à ultrasons industriel), à savoir que la fréquence et la puissance jouent sur le rendement de cette réaction.

Autres exemples d’utilisation

• Accélérer une réaction : Augmentation de la surface de contact, agitation, chauffage par la cavitation
• Réactivation d’un catalyseur : Nettoyage de la surface de celui-ci pour réutilisation
• Dispersion de matière (solide, nanoparticule) …

Conclusion

Pour conclure, les bains à ultrasons ont de nombreuses utilisations possibles. Ils permettant un nettoyage et un accès à la sonochimie très facile dû à leur simplicité et leur praticité. Cependant, plusieurs paramètres sont à prendre en compte pour pouvoir choisir au mieux votre bain à ultrasons.

Si vous avez besoin de renseignements supplémentaires ou encore de conseils sur le choix de votre bain à ultrason, n’hésitez pas à nous contacter ou à consulter notre FAQ ainsi que notre actualité sur le choix de votre bain à ultrason.