PL206220B1 - Sposób aktywowania kawitacji ultradźwiękowej w wodnych roztworach o odczynie kwaśnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób aktywowania kawitacji ultradźwiękowej w wodnych roztworach o odczynie kwaśnym.

Wodne roztwory kwaśne, o stężeniu najczęściej około 1-5%, stosuje się w przemysłowej technologii oczyszczania ultradźwiękowego w celu usunięcia z przedmiotów metalowych rdzy i zgorzeliny.

Kawitacja cieczy jest podstawowym czynnikiem oczyszczania ultradźwiękowego. Jest ona zjawiskiem fizycznym, polegającym na formowaniu się w cieczy pod wpływem ultradźwięków bardzo drobnych pęcherzyków próżniowych, ich pulsowaniu i implozji. Podczas implozji pęcherzyki te powodują odrywanie się od oczyszczanej powierzchni kawałków zanieczyszczenia, w tym przypadku rdzy, współdziałając z kwasem, który wchodzi w reakcję chemiczną z zanieczyszczeniem. Erozyjna aktywność poszczególnych pęcherzyków kawitacyjnych zależy w bardzo znacznym stopniu od nasycenia cieczy powietrzem atmosferycznym. Im większa jest zawartość w pęcherzykach gazów, tym mniejsza jest siła ich implozji, a więc mniejsza intensywność kawitacji.

Ujemny wpływ powietrza w cieczy na intensywność kawitacji stanowi poważną niedogodność przy oczyszczaniu ultradźwiękowym. Powoduje on konieczność wstępnego odgazowywania roztworu oczyszczającego w myjkach ultradźwiękowych przed przystąpieniem do procesu oczyszczania. Odgazowywanie przeprowadza się przez włączenie na pewien czas ultradźwięków, które powodują migrację pęcherzyków powietrza w stronę powierzchni cieczy. Odgazowywanie cieczy przyspiesza się odpowiednio programując pracę generatora ultradźwiękowego. Znaczniejsze przyspieszenie odgazowywania osiąga się przez jednoczesne stosowanie nadźwiękawiania i podgrzewania cieczy oczyszczającej w myjce. Ciągle jednak czas odgazowywania cieczy, zwłaszcza w dużych myjkach, pozostaje na tyle długi, że w znacznym stopniu zakłóca cykl produkcyjny.

Niedogodność tę usunął sposób przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 185 395. Sposób aktywowania kawitacji według tego wynalazku polega na tym, że do cieczy oczyszczającej wprowadza się substancję redukującą, zdolną wiązać zawarty w cieczy tlen. Jak się okazało, związanie tylko zawartego w cieczy tlenu, zamiast usunięcia z niej powietrza, w pełni wystarcza dla osiągnięcia wysokiej intensywności kawitacji. Sprzyja temu fakt, że stosunek rozpuszczonego tlenu do azotu jest w wodzie znacznie większy niż w powietrzu i wynosi 1 : 2, podczas gdy w powietrzu wynosi 1 : 4.

Możliwość użycia poszczególnych substancji wiążących tlen zależy od odczynu roztworu. Dla odczynu obojętnego, czyli dla wody, najodpowiedniejsze są: siarczyn sodu, kwaśny siarczyn sodu i pirosiarczyn sodu w ilości 0,05-0,5%. W środowisku alkalicznym możliwe jest stosowanie hydrochinonu, metolu, paraaminofenolu, amidolu, pirokatechiny i trzeciorzędowej butylopirokatechiny. Nie znaleziono jednak żadnej substancji, która wiązałaby tlen w środowisku kwaśnym. Dlatego też zgodnie z opisem patentowym 185 395 dla środowiska kwaśnego stosuje się siarczyn sodu, to znaczy substancję wiążącą tlen w środowisku obojętnym. Niestety praktyka wykazuje, że siarczyn sodu nie spełnia zadania aktywowania kawitacji w środowisku kwaśnym. Powodem jest wydzielanie się w roztworze po dodaniu kwasu - dwutlenku siarki. Wydzielający się dwutlenek siarki powoduje zatruwanie atmosfery w pomieszczeniu produkcyjnym a także wtórne zagazowanie roztworu oczyszczającego, co ponownie obniża intensywność kawitacji. Także inne aktywatory dla środowiska neutralnego powodują ten sam efekt.

Problem rozwiązuje sposób aktywowania kawitacji w wodnych roztworach o odczynie kwaśnym według niniejszego wynalazku.

Według wynalazku, przed sporządzeniem kwaśnego roztworu oczyszczającego, bezpośrednio przed rozpoczęciem procesu oczyszczania ultradźwiękowego, wlaną do myjki wodę alkalizuje się niewielkim (około 0,1%) dodatkiem substancji o odczynie silnie alkalicznym. Następnie do wody wprowadza się substancję zdolną wiązać tlen w środowisku alkalicznym, na przykład hydrochinon w ilości 0,001-0,01%. Dopiero po wymieszaniu tego roztworu wprowadza się kwas w ilości potrzebnej do otrzymania założonego stężenia, powiększonej o ilość potrzebną do zneutralizowania wprowadzonej do roztworu zasady. Jeżeli do oczyszczania potrzebny jest na przykład roztwór 3%-owy, to ilość kwasu powinna wynosić 3,1%. Bezpośrednio po wykonaniu tych czynności załącza się ultradźwięki i rozpoczyna proces oczyszczania.

Przykład oczyszczania ultradźwiękowego zardzewiałych przedmiotów stalowych:

W tym celu do myjki wlewa się odpowiednią ilość wody i alkalizuje ją 0,1%-owym dodatkiem NaOH. Zalkalizowaną wodę podgrzewa się do 60°C. Po załączeniu ultradźwięków zmierzona miernikiem kawitacji intensywność kawitacji wynosi około 20. Następnie dodaje się do wody hydrochinon

PL 206 220 B1 w iloś ci 0,005%, w postaci roztworu wodnego i zawartość myjki miesza się . Po upł ywie 5 minut wlewa się kwas fosforowy w ilości odpowiadającej 3,1% zawartej w myjce wody. Roztwór ponownie miesza się, załącza ultradźwięki i rozpoczyna oczyszczanie. Zmierzona miernikiem intensywność kawitacji wynosi około 40.

Claims (1)

1. Sposób aktywowania kawitacji ultradźwiękowej w wodnych roztworach o odczynie kwaśnym, przez odgazowanie roztworu za pomocą substancji redukującej, zdolnej wiązać zawarty w cieczy tlen, znamienny tym, że bezpośrednio przed sporządzeniem roztworu kwasu wodę alkalizuje się, wprowadza się substancję zdolną wiązać zawarty w wodzie tlen w środowisku alkalicznym, a następnie dodaje się do roztworu kwas w ilości potrzebnej do otrzymania założonego stężenia, powiększonej o ilość potrzebną do zneutralizowania wprowadzonej do roztworu zasady, po czym otrzymany kwaśny roztwór poddaje się nadźwiękawianiu ultradźwiękami.