1. Waarom verzamelt stof in de lucht zich altijd?
Waarom lijkt het stof dat door de lucht zweeft altijd in klontjes te klonteren als de zon door het raam schijnt? Als meel nat wordt, heeft het de neiging om samen te klonteren, waardoor het moeilijk te verspreiden is, zelfs als het geroerd wordt. Waarom lijkt de luchtvervuiling bij mistig weer 's nachts dikker te worden? Achter deze verschijnselen schuilt een kenmerk van deeltjes: ze hebben de neiging om samen te klonteren, net zoals mensen zich verzamelen voor warmte in de koude wind. Dit proces staat bekend als deeltjesagglomeratie.
2. Waarom agglomereren deeltjes?
Er zijn drie hoofdredenen waarom deeltjes agglomereren:
2.1 Van der Waalskracht:
Van der Waalskracht kan worden gezien als een soort stille aantrekkingskracht. Zelfs wanneer deeltjes niet geladen zijn, vormen ze korte, kleine magnetische polen door de onmiddellijke beweging van elektronen in de moleculen, waardoor ze naar elkaar toe worden getrokken.
In feite is de Van der Waals-kracht een intermoleculaire kracht.
Net zoals twee stukjes papier dicht bij elkaar komen en statische elektriciteit aantrekken, zelfs zonder duidelijke lading of magnetisme, zo vliegt je haar overeind als je in de buurt van een tv-scherm komt door de zwakke moleculaire kracht die erop werkt.
Bij deeltjes met een diameter kleiner dan 10 micron is de Vanderwaalskracht vaak groter dan de zwaartekracht. Daardoor hebben fijne deeltjes zoals PM2.5 en PM1.0 de neiging om aan elkaar te blijven plakken en zijn ze lastig te verwijderen.
2.2 Vloeistofbrugkracht:
Als er vocht in de lucht zit, absorbeert het oppervlak van de deeltjes gemakkelijk waterdamp, waardoor een vloeistofbrug ontstaat. Deze brug is te vergelijken met een waterdruppel die twee kleine balletjes met elkaar verbindt.
Bijvoorbeeld: twee droge zandkorrels plakken niet aan elkaar, maar als ze licht vochtig zijn, kunnen ze door water samenklonteren. Droog zand kan geen kasteel bouwen, maar nat zand wel een heuvel – dit is het principe in actie.
Typische scenario's: Keukenkruiden klonteren door vocht, waspoeder klontert door vochtopname en minder stof op regenachtige wegen.
2.3 Botsing en agglomeratie:
Terwijl deeltjes zich door lucht of water bewegen, vinden er veel relatieve bewegingen en botsingen plaats. Als de omstandigheden goed zijn (bijvoorbeeld als de snelheid niet te hoog is en het oppervlak adsorptie of een vloeistoffilm heeft), kunnen de deeltjes na de botsing aan elkaar klonteren en grotere deeltjes vormen.
Stel je een groep mensen voor die in een trillende bus zitten. Als er te veel mensen zijn en de bus te veel schudt, botsen ze vaak tegen elkaar en klampen ze zich aan elkaar vast om overeind te blijven. Deze onbedoelde hechting is vergelijkbaar met de botsing en agglomeratie van deeltjes.
De snelheid van dit type agglomeratie hangt af van de deeltjesconcentratie, de snelheid van het stromingsveld en de turbulentie-intensiteit. Hoe heftiger de stroming en hoe groter het aantal deeltjes, hoe groter de kans op een botsing.
3. Hoe bestudeer je deeltjesagglomeratie in simulaties?
In de techniek maken we vaak gebruik van Computational Fluid Dynamics (CFD) en Population Balance Models (PBM) om het agglomeratieproces van deeltjes te simuleren.
PBM simuleert niet de baan van elk deeltje, maar beschrijft in plaats daarvan de evolutie van een ‘deeltjesensemble’ in de deeltjesgrootteruimte:
Hoe neemt het aantal deeltjes in de loop van de tijd af (omdat meer deeltjes samensmelten tot grotere deeltjes)?
Hoe neemt de gemiddelde deeltjesgrootte toe?
Hoe de deeltjesgrootteverdeling (PSD) van vorm verandert: van een scherpe enkele piek
→ geleidelijk breder worden of dubbele pieken vormen?
4. Welke industrieën worden beïnvloed door deeltjesagglomeratie?
4.1 Agglomeratie komt veel voor in de natuur
Vorming van zandduinen: Zanddeeltjes hechten zich aan elkaar en hopen zich op tijdens windtransport. Bodemstructuur: Klei en organisch materiaal binden zich aan elkaar om water en meststoffen vast te houden. Celaggregatie: Intermoleculaire krachten in organismen bevorderen de weefselvorming.
4.2 Industriële toepassingen
Agglomeratie kan in industriële toepassingen zowel een zegen als een vloek zijn.
| Scenario | Invloed | Is agglomeratie noodzakelijk? |
| Luchtzuivering | Deeltjesgrootte neemt toe → Gemakkelijker te filteren | ✔ Ja |
| Haze Control | Agglomeratie leidt tot gemakkelijker bezinken → Verbetering van de luchtkwaliteit | ✔ Ja |
| Farmaceutische formuleringen | Ongelijke deeltjesgrootte → Onstabiele dosering | ✕ Nee |
| Sproeidrogen | Reünie veroorzaakt verstopping en klontering van de spuitmond | ✕ Nee |
| Chemische reactor | Verminderd reactieoppervlak en slechte warmteoverdracht | ✕ Nee |
4.3 Anti-agglomeratietechnologie
Nadat ingenieurs de mechanismen achter agglomeratie hadden begrepen, hebben ze verschillende oplossingen ontwikkeld om dit te voorkomen.
| Anti-klontertechnologie | Mechanisme | Toepassingsscenario's |
| Oppervlaktecoating | Vormt een isolatielaag met silica | Melkpoeder, oploskoffie |
| Gefluïdiseerd bed drogen | Hete lucht creëert deeltjessuspensie | Farmaceutische granulatie |
| Antistatische middelen | Vermindert de oppervlakteweerstand | Verwerking van kunststofdeeltjes |
| Ultrasone trillingen | Vernietigt vloeibare brugconstructies | Poederzeefapparatuur |
Het nauwkeurig simuleren en voorspellen van het agglomeratiegedrag van deeltjes is daarom een cruciale technologie voor de besturing van industriële processen.
Episch poeder
Epische poedermachines is gespecialiseerd in geavanceerde poederverwerkingstechnologieën en biedt geavanceerde oplossingen voor deeltjesgrootteverkleining en agglomeratiebeheersing. Met jarenlange expertise en een toewijding aan innovatie leveren wij apparatuur op maat voor diverse industrieën, die optimale prestaties en efficiëntie in deeltjesverwerking garanderen. Vertrouw op Epic Powder voor het optimaliseren van uw productieprocessen en het behalen van superieure resultaten.
