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超聲波是指頻率為2×104 Hz~107 Hz的聲波,它超過了人耳收聽頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時,通過機械作用、空化作用和熱作用,產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。尤其是高功率的超聲波,會產(chǎn)生強烈的空化作用,從而在局部形成瞬時高溫,高壓、真空和微射流。
超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)常用的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于極端的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。一般認為上述現(xiàn)象的發(fā)生主要源于超聲的機械作用和空化作用,是它們改變了反應(yīng)的條件和環(huán)境的結(jié)果。
機械作用:將超聲波引入化學(xué)反應(yīng)體系,超聲波可使物質(zhì)作劇烈強迫運動,產(chǎn)生單向力加速了物質(zhì)的傳遞、擴散,可代替機械攪拌,能使物質(zhì)從表面剝離,從而使界面更新。
空化作用:在一些情況下,超聲效應(yīng)的產(chǎn)生則要與空化機制相聯(lián)系,聲空化是指在聲波作用下,存在于液體中的微小氣泡(空穴)所發(fā)生的一系列動力學(xué)過程:振蕩、擴大、收縮乃至崩潰。在發(fā)生空化處,液體局部的狀態(tài)發(fā)生很大的變化,會產(chǎn)生極端的高溫和高壓。
聲化學(xué)的應(yīng)用范圍很廣,涉及到生物化學(xué)、分析化學(xué)、催化化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、礦物化學(xué)處理、萃取與分離、合成與降解等等。
工作原理
大功率超聲波聲化學(xué)處理系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波專用驅(qū)動電源和反應(yīng)釜三大部分構(gòu)成:超聲波振動部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭(發(fā)射頭),用于產(chǎn)生超聲波振動,并將此振動能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能,即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動,振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠,是不能直接使用的。變幅桿按設(shè)計需要放大振幅,隔離反應(yīng)溶液和換能器,同時也起到固定整個超聲波振動系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連,變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭,再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學(xué)反應(yīng)液體中。
2. 實驗室級使用方法
實驗室級聲化學(xué)系統(tǒng)體積較小,且主要用于實驗室或小規(guī)模生產(chǎn)使用,因此我們推薦使用下圖方式進行使用。設(shè)備如圖連接后,將聲化學(xué)系統(tǒng)的工具頭插入反應(yīng)液體,開啟電源,液體中可以見到明顯的空化效應(yīng)并發(fā)出呲呲聲,說明超聲波已開始和液體相互作用。如果需要在高溫、高壓、高粘度液體及密閉環(huán)境下進行,本公司也將為您提供相應(yīng)設(shè)備和裝置,保證使用過程符合客戶的要求。
超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)常用的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于極端的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。