Гипс од големи размери со ултразвук
Дали за прегледи за бременост, за дијагностицирање на болести во недостапни делови на телото или за тестирање на материјали - медицината и технологијата повеќе не можат да се замислуваат без ултразвук. Сега се отвораат нови области на примена за звучните бранови со фреквенции над прагот на слухот: при чистење на постројки за третман на отпадни води и бунари за вода за пиење.
Ако зрачите со воден раствор со ултразвук, постојаната промена на притисокот создава безброј меурчиња со големина од неколку микрометри, кои се исполнети со мешавина од водена пареа и други гасови. Во рамките на дел од секундата, овие микро меурчиња растат многу пати од нивната оригинална големина и на крајот се имплодираат. Ова создава таканаречено жариште во кое преовладуваат температури од околу 5000 степени Целзиусови и притисок до 500 бари. Физичарите ја нарекуваат оваа појава кавитација.
Многу може да се направи со пеколните сили на работа: на пример, отстранување на токсични хемикалии од отпадните води или третирање на талог од канализација. На Техничкиот универзитет во Хамбург-Харбург, проф. Уве Неис и неговите колеги истражуваат за употреба на ултразвук во управувањето со водите. Најнапредна е неговата примена во постројките за третман на отпадни води. Таму, огромен број бактерии, единечни клетки и мали повеќеклеточни организми растат постојано во сливовите за биолошко чистење, кои ја чистат испуштената супа од канализација со додавање на кислород. Бидејќи малите помагачи се размножуваат, големи количини на вишок биомаса, „вишок тиња“.
Третманот со ултразвук им овозможува на надброените организми побрзо и потемелно да се распаѓаат. Додека во конвенционалните постројки за третман на отпадни води само околу половина од тињата се претвораат во биогас, сонификацијата го зголемува приносот до 75 проценти. Студија на фабриката за пречистување на отпадни води Дахау покажа дека со претворање на биогасот во електрична енергија, може да се генерира четири пати поголема електрична енергија од потребната за работа на ултразвучниот уред. И колку е поголем прометот во биогасот, толку е помала количината на талог од отпадни води што треба да се отстрани со големи трошоци.
При третман на тиња од отпадна вода, се користи механичкиот ефект на кавитација - формирање шуплини. Високите температури кога се распаѓаат микро меурчињата, се особено погодни за активирање на хемиски процеси. Како и во малите печки за пиролиза, врските на макромолекулите се распукани. Дури и многу токсични материи како што се хлоробензен, полиароматски јаглеводороди и многу пестициди може да се отстранат од водата. Истражувачите од Хамбург беа во можност да докажат дека не се произведуваат други токсични хемикалии.
Овој релативно едноставен процес на детоксикација наиде на голем интерес во индустријата, каде досега главниот фокус беше ставен на употребата на хемикалии за детоксикација на отпадните води. Методот исто така нуди предности за операторите на депониите, во чии јами за исцедување често се акумулира опасен коктел од токсични материи.
Ултразвучната технологија не е погодна само за третман на отпадни води, туку и за производство на вода за пиење. Во Германија има околу 100.000 бунари од кои се испумпува подземна вода. Сепак, количината на вода испумпана од длабочините се намалува со текот на времето, бидејќи филмовите направени од биолошки супстанции ги заглавуваат влезовите на влезовите во вратилото на бунарот и околните слоеви на чакал. Чешмите за вода за пиење мора редовно да се чистат, така што водата може да продолжи да меурка. До денес се користат механички или хемиски методи за ова. Воведувањето на разредена хлороводородна киселина, која ги раствора нечистотиите, е широко распространето. Потоа повторно се цица со валканата течност.
Во заеднички проект со Германската федерална фондација за животна средина, ESWE институтот за истражување на вода и технологија на вода во Визбаден тестира кои бунари за вода за пиење се погодни за регенерација со ултразвук. Истражувачите спуштаат неколку моќни сонотроди - генератори за генерирање на ултразвук - во шахтите на бунарот на долг челичен кабел. По само неколку минути сонизација, отворите на влезот и малите канали за вода помеѓу камчињата се чисти од сите наслаги. „Ултразвучно чистење е еколошко, бидејќи не мора да се полнат никакви хемикалии во бунарите“, радосно рече Ролф-Дитер Вилкен, шеф на ESWE. „Покрај тоа, звучните бранови го намалуваат бројот на бактерии во вратилото на бунарот, така што биофилмовите не се формираат повторно толку брзо“.
Генератор на звучен бран веќе работи во постројката за третман на вода за пиење на браната Ванбах кај Зигбург. „Ова значи дека можеме скоро целосно да ги отстраниме пловечките организми од суровата вода“, објаснува Јирген Класен, лабораториски менаџер на растението. Особено во топлите месеци, големи количини на таков планктон често се развиваат во застојани води како што се брани. Досега се направени обиди да се врзе во снегулки со додавање на соли на железо или алуминиум и потоа да се одржи во филтрите за песок. Сепак, многу микроорганизми имаат еден или повеќе додатоци на телото во форма на конец кои им помагаат да се движат низ водата. Така, тие се лизгаат низ мрежата на мрежата за снегулки и влегуваат во цевките за вода за пиење. Звучните бранови со фреквенција од околу 40 килохерци, од друга страна, не им даваат шанса на несаканите организми: тие исто така го ставаат мобилниот планктон надвор од акција.