Het gebruik van ultrasoonbaden

Inleiding

Ultrasoonbaden zijn zeer nuttig instrumenten. Ze werken met piezo-elektrische materialen die, dankzij de elektriciteit die door het apparaat stroomt, ultrasone trillingen genereren. Deze trillingen hebben meestal een frequentie van tussen de 20 en 100 kHz. Ze veroorzaken cavitatie, dat wil zeggen dat er belletjes ontstaan die imploderen. Dit kan lokaal leiden tot zeer hoge temperaturen. Dit fenomeen ligt aan de basis van alle volgende toepassingen.

Reiniging

De voornaamste toepassing van een ultrasoon bad is het reinigen van glaswerk, metalen onderdelen, enz..

Het is echter belangrijk dat je de instellingen van het bad goed aanpast voor een optimaal reinigingsresultaat. In de eerste plaats de afmetingen: je bad dient groot genoeg te zijn voor wat je wilt reinigen. Vervolgens is er de temperatuur van het bad, die indien nodig instelbaar dient te zijn. En tot slot de frequentie, die het soort reiniging bepaalt.

Zoals eerder vermeld beïnvloedt de frequentie de cavitatie en vormen zich middelgrote belletjes in het bad. Kleinere belletjes reinigen een kleiner oppervlak, maar bereiken gemakkelijker smalle openingen dan grotere belletjes. Het vermogen van het bad bepaalt de benodigde reinigingstijd.

Voorbeelden van te reinigen materiaal:

• Glaswerk: Geen groot volume of hoge frequentie nodig. Een ultrasoonbad voor het laboratorium is geschikt.
• Grote metalen onderdelen: Een groter bad met een lage frequentie is nodig. Hiervoor raden we je een industrieel ultrasoonbad aan.
• Kleine metalen onderdelen met veel details: In dit geval raden we je een ultrasoonbad met een hogere frequentie aan.

Je kan ook reinigingsvloeistoffen aan het water in het bad toevoegen om het reinigingsproces te verbeteren. Deze middelen weken het vuil makkelijker los van je onderdelen. Zo verkorten ze de reinigingstijd en verbeteren ze de efficiëntie.

Voorbereiden van monsters en oplossingen

Je kan ultrasone baden ook gebruiken om oplossingen en monsters voor te bereiden. Ook hier speelt de cavitatie een belangrijke rol: dankzij dit fenomeen lost je bad de poeders beter op.

De cavitatie schudt het poeder door elkaar waardoor het oppervlak tussen poeder en oplosmiddel verbetert. Ook kan de cavitatie lokaal hoge temperaturen genereren, wat het gemakkelijker maakt om stoffen op te lossen.

Verder kan je ultrasoonbaden gebruiken voor de ontgassing van monsters in voorbereiding op je analyses (bijvoorbeeld HPLC of spectrometrie). De cavitatie dwingt opgeloste gassen om de vloeistof te verlaten, en de schudding voorkomt dat ze opnieuw oplossen. Zo krijg je een gasvrije oplossing die je analyses niet verstoort.

Voor deze toepassing raden we een ultrasoonbad voor het laboratorium met verwarming aan dat geschikt is voor zowel het oplossen van stoffen als het ontgassen van oplossingen.

Extractie van verbindingen uit cellen

Bij deze toepassing maakt cavitatie het mogelijk om verschillende stoffen op diverse manieren te extraheren. Zo kan het bijvoorbeeld een matrix eroderen (bijvoorbeeld voor de voeding) en daarna de celmembranen breken (zoals bij planten), waardoor de inhoud van de cellen eenvoudig vrijkomt. Vervolgens kan het oplosmiddel deze stoffen gemakkelijker opnemen, waardoor je minder oplosmiddel nodig hebt.

Voor deze toepassing in de chemie bepaalt de benodigde hoeveelheid product de keuze van het bad. Voor grote hoeveelheden is een industrieel ultrasoonbad beter. Voor onderzoek of de fijnchemie kies je beter een laboratorium-ultrasoonbad.

Afbraak van organische verontreinigingen via sonochemische oxidatie

Dit is een relatief nieuwe methode om de verontreinigingen in water af te breken via oxidatie. Hierbij worden hydroxylradicalen (HO•) gegenereerd uit waterstofperoxide (H₂O₂). Deze radicalen vallen vervolgens de verbindingen in de molecule aan en leiden in sommige gevallen tot volledige mineralisatie van het monster. Je gebruikt het ultrasone bad hier om deze radicalen te vormen door middel van cavitatie en om de reactie te versnellen. Deze techniek is toepasbaar op verschillende verontreinigingen zoals pesticiden, medicijnresten… Er wordt momenteel veel onderzoek gedaan naar deze oxidatiemethode.

Net als bij extractie bepaalt de hoeveelheid water die je wilt reinigen welk type bad je nodig hebt (laboratorium of industrieel). Houd er rekening mee dat de frequentie en het vermogen het rendement van deze reactie beïnvloeden.

Andere toepassingen

• Versnellen van een reactie: Groter contactoppervlak, schudden, verwarming door cavitatie
• Reactivering van een katalysator: Reinigen van het oppervlak voor hergebruik
• Dispersie van materiaal (vaste stoffen, nanodeeltjes)…

Conclusie

Samengevat bestaan er tal van toepassingen voor ultrasoonbaden. Ze vereenvoudigen het reinigen en het uitvoeren van sonochemische processen dankzij hun gebruiksgemak. Er zijn echter verschillende criteria waarmee je rekening dient te houden om het juiste ultrasoonbad te kiezen.

Als je extra informatie of advies nodig hebt om het juiste ultrasoonbad te kiezen, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen of raadpleeg onze FAQ en ons nieuwtje over het kiezen van het juiste ultrasoonbad.