Ultrases
advertisement
1 Ultrases Ses Fiziksel boyutta ses, hava katı sıvı veya gaz ortamlarda oluşan basit bir mekanik düzensizliktir. Bir maddedeki moleküllerin titreşmesi sonucunda oluşur. Ses bir enerji türüdür. Ses atmosferin dışında yayılmaz, çünkü sesin yayılması için hava gereklidir. Sesin bir frekansı, boyu, periyodu ve hızı bulunmaktadır. Sesin birim zamandaki (genellikle saniye) titreşim sayısına "frekans" denir. Birimi ise Hertz (Hz)dir. Dalga boyu, bir ses dalgasının oluşması için sesin aldığı yoldur. Ses boşlukta yayılmaz. Çünkü titreşen bir cismin sıkışıp genleşmesine yol açabilecek atom ya da molekül gibi tanecikler yoktur. • Ultrases, insan kulağının işitmeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgaları olarak tanımlanır.Ses frekansı, hertz (Hz) birimi ile ifade edilir.İnsan kulağının algılayabileceği ses frekansı 20 Hz ile 20 kHz arasındadır.Diğer canlılarda 1-200 kHz arasında değişen farklı frekans aralıklarını algılayabilir.Ultrases aralığı insan kulağının algılayabildiği limit değeri olan 20 kHz’den gaz ortamında 5 MHz’e, sıvı ve katı ortamlarda ise 500 MHz’e kadar çıkan seslerdir Ultrases Ultrasonik oksidasyon sistemi su arıtımında “kavitasyon” prensibine dayalı olarak çalışır. Ultrases dalgaları su içerisinde genişleyerek su moleküllerini birbirinden ayırır ve bu ayrışım sırasında yoğun enerji yüklü mikrometre çaplarında kavitasyon kabarcıkları oluşur. Kavitasyon oluşumu sırasında, su içerisinde bulunan uçucu organik maddeler kütle transferi etkisi ile kabarcıklar içerisinde toplanır. Daha sonra, ultrasonik dalgaların sıkışma moduna geçmesi ile kavitasyon kabarcıkları içerisinde şiddetli patlamalar meydana gelir. Patlamalar sonucunda, yüksek enerji açığa çıkar Kavitasyon kabarcıklarının patlamaları sırasında oluşan sıcaklık 4000–5000 oK ve basınç ise 500 1000 atm. arasında değişmektedir. Ayrıca kabarcıkların etrafına yayılan yüksek ısı enerjisi sadece kabarcıkların civarında bulunan su moleküllerini serbest hidroksit radikallerine ayrıştırır. Diğer ileri oksidasyon metotlarında olduğu gibi, serbest hidroksit radikalleri (•OH) sudaki organik maddelerin yan ürünlere ayrıştırılmasını sağlar. • Genel olarak ultrases enerjisinin , kimyasal reaksiyonlar üzerinde kullanılması ile birçok yararlı etkilerin elde edilmesi mümkündür.Ultrasesin kimyasal reaktivite üzerine olan yaralı etkilerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz. • Reaksiyonu hızlandırır • Düşük basınç şartlarının kullanılmasına sebep olur. • Ham reaktiflerin kullanımını kolaylaştırarak prosesi daha ekonomik yapar. • İstenilen üretim periyodunu azaltır. • Radikal reaksiyonları artırır. • Zor reaksiyonları başlatır. Ultrases dezenfeksiyon mekanizmaları Ultrases atıksu ve içme suyu mikrobiyolojik kirliliklerinin giderilmesinde kullanılan potansiyel fiziksel bir Dezenfeksiyon yöntemidir. 1. Yüksek frekanslı ultrases dalgaları bakteri hücre çeperini yıpratarak bakterilerin doğrudan inaktivasyonunu sağlamaktadır. 2. Ultrases oksidasyonu sonucunda oluşan kavitasyon Kabarcıklarının patlaması esnasında ortaya çıkan yüksek Sıcaklık ve basıncın etkisiyle mikroorganizmalar etkisiz hale getirilmektedir. 3. Ultrases kavitasyonu neticesinde oluşan hidroksil Radikalleri mikroorganizmaların öldürülmesinde rol oynayan bir başka Önemli mekanizmadır. • Ultrases çok çeşitli su kaynakları için potansiyel bir dezenfeksiyon yöntemidir.Proseste kimyasal kullanılmadığı için tercih edilen oldukça verimli prosestir.Örneğin ; birkaç kilovatlık bir sistemle Cryptosporidium (bir tür tek hücreli patojenik parazit) oositleri içeren 100 m3/gün lük su arıtılabilir.bu sistem, filtre geri yıkama suyunun arıtımında da kullanılabilir Uygulama Alanı Uygulama Biyoloji,Biyokimya Saflaştırma ve hücre parçalama işlemleri Mühendislik Delme, öğütme ve kesme işlemleri, cam ve seramik üretimi, plastik ve metal şekillendirme Diş Hekimliği Diş temizliği ve dolgu işlemleri Jeoloji, Coğrafya Maden ve petrol arama işlemleri ile haritacılıkta çeşitli ölçümler Endüstri Başta metal ve kimya endüstrisi olmak üzere pek çok endüstri dalında çeşitli uygulamalar Tıp Tanı koyma, kanser ve kansızlık tedavisi • Ultrases bu genel uygulama alanlarının yanında çevre mühendisliğinde su ve atıksu dezenfeksiyonunda, arıtma çamurlarının susuzlaştırılmasında ve membran filtrelerinin temizlenmesinde uygulanmaktadır. • Literatürde, bütün bu olumsuzlukları ortadan kaldırarak membran akısını artırmak amacıyla yapılan ultrases uygulamalar tabloda gösterilmiştir. Kullanım amacı Kullanım yeri Konsantrasyon polarizasyonunu engellemek Ters osmoz Arıtım verimini artırmak İyon değiştirici reçine yatağı Membran sistemlerde küçük ve büyük moleküül ağırlığına sahip moleküllerin permeabilitesini artırmak Polimer membranlar (0.05 – 30 W/cm2 şiddet ve 10 kHz – 20 MHz frekans) Biyolojik membranlar (0.05 – 3 W/cm2 şiddet ve 1 – 3 MHz frekans) Tablo : Membran filtrelerinin temizlenmesinde ultrases kullanımı • Elektrik, mekanik veya basınç enerjisi ultrases jenaratörü adı verilen cihaz tarafından yüksek frekansta ses dalgalarına çevrilir.Ultrases sistemleri, su yumuşatma filtrasyon, mekanik veya iyonik arıtmada, içme suyu hazırlamada merkezi ısıtma sistemlerinde ve Ca/Mg tortusu bulunabilecek her türlü cihazda kullanılabilir.Su kalitesini olumsuz etkilemediği gibi çevre içinde zararsız bir yöntemdir.
