超聲波液體溶液處理設(shè)備

聲化學(xué)效應(yīng)的實質(zhì)是空化效應(yīng),，包括氣核的出現(xiàn),、微泡的長大和微泡的爆裂3步 。在超聲作用下 ,，流體產(chǎn)生急劇的運動,，由于聲壓的變化，使溶劑受到壓縮和稀疏作用,，在聲波的稀疏相區(qū),，氣泡泡膨脹長大，并為周圍的液體蒸氣或氣體充滿,。在壓縮相區(qū),，氣穴很快塌陷、破裂,，產(chǎn)生大量微泡 ,，它們又可以作為新的氣核。當(dāng)前認(rèn)為,，超聲對化學(xué)反應(yīng)的影響,，其主要原因就是這些微泡在長大以致突然破裂時能產(chǎn)生很強的沖擊波。據(jù)估算，在微泡爆裂時,，可以在局部空間內(nèi)產(chǎn)生高達(dá)兆巴的壓力 ,，中心溫度可達(dá) 3000～5000K ，對超聲場作用的解釋,，尚未進入分子水平,，而是停留在對分子群體的機械作用機制的水平上。例如,，對固體表面的氣蝕與潔凈作用,；不混溶液體的乳化作用；微泡爆裂時,，沖擊波在微空間導(dǎo)致的高溫高壓對傳質(zhì)和傳能的影響,。

超聲波液體溶液處理設(shè)備可按介質(zhì)劃分為兩大類：①水相中的聲化學(xué)。在超聲作用下,，水分解為氫氧自由基和氫原子,，由此可誘發(fā)出一系列化學(xué)反應(yīng) 。有機鹵化物 ,，如CH2Cl2 ,、CHCl3及CCl4在水介質(zhì)中接受超聲作用，使碳?xì)滏I斷裂,，生成自由基,。對蛋白質(zhì)、酶等生物分子的聲化學(xué)研究表明,，聲致氧化還原作用是導(dǎo)致很多簡單產(chǎn)物的主要機制,，例如：②非水液相中的聲化學(xué)。在該領(lǐng)域的研究工作尚處在起步階段,。研究主要集中在以下幾個方面：均相合成反應(yīng),；金屬表面上的有機反應(yīng)；相轉(zhuǎn)移反應(yīng),；固液兩相界面反應(yīng),；聚合及高分子解聚反應(yīng)。

功率特性—當(dāng)聲波在空氣中傳播時,，推動空氣中的微粒往復(fù)振動而對微粒做功,。聲波功率就是表示聲波做功快慢的物理量。在相同強度下,，聲波的頻率越高,，它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高,，所以超聲波與一般聲波相比,，功率非常大。

　　空化作用—當(dāng)超聲波在液體中傳播時，由于液體微粒的劇烈振動,，會在液體內(nèi)部產(chǎn)生小空洞,。這些小空洞迅速脹大和閉合，導(dǎo)致液體微粒之間發(fā)生猛烈的撞擊作用,，從而產(chǎn)生幾千到上萬個大氣壓的壓強,。微粒間這種劇烈的相互作用，會使液體的溫度驟然升高,，起到很好的攪拌作用,，從而使兩種不相溶的液體（如水和油）發(fā)生乳化，并且加速溶質(zhì)溶解,，加速化學(xué)反應(yīng),。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應(yīng)稱為超聲波的空化作用。 

　　超聲波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)能提高化學(xué)反應(yīng)速率,、縮短反應(yīng)時間,、提高反應(yīng)選擇性，而且能激發(fā)在沒有超聲波存在時不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),。由于超聲化學(xué)具有*的反應(yīng)特性，目前受到廣泛關(guān)注,，是合成化學(xué)等極為重要且十分活躍的研究領(lǐng)域之一,。 

　　超聲化學(xué)目前已廣泛應(yīng)用于化學(xué)中的每一個領(lǐng)域，如: 有機合成化學(xué),、納米材料制備,、生物化學(xué)、分析化學(xué),、高分子化學(xué),、高分子材料、表面加工,、生物技術(shù)及環(huán)境保護等方面,。

聲化學(xué)的基礎(chǔ)理論

超聲波在介質(zhì)中的傳播過程中存在著一個正負(fù)壓強的交變周期。在正壓相位時,超聲波對介質(zhì)分子擠壓, 增大了液體介質(zhì)原來的密度;而在負(fù)壓相位時, 介質(zhì)的密度則減小,。

　　超聲化學(xué)應(yīng)具有加速化學(xué)反應(yīng),、降低反應(yīng)條件、縮短反應(yīng)誘導(dǎo)時間和能進行有些傳統(tǒng)方法難以進行的化學(xué)反應(yīng)等特點,。

化學(xué)效應(yīng)

超聲波在傳播過程中與媒質(zhì)相互作用,，相位和幅度發(fā)生變化，可以使媒質(zhì)的狀態(tài),、組成、結(jié)構(gòu)、功能和性質(zhì)等發(fā)生變化,。這類變化稱之為超聲效應(yīng),。超聲波與媒質(zhì)的相互作用可分為熱機制、機械力學(xué)機制和空化機制,。 在一個由超聲波促進的化學(xué)反應(yīng)體系中,，以上的幾種機制，或單獨或協(xié)同的對反應(yīng)起著催化作用:

　　1.熱機制：超聲波在媒質(zhì)中傳播時,，其振動能量不斷被媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷姑劫|(zhì)溫度升高,。這種使媒質(zhì)溫度升高的效應(yīng)稱為超聲的熱機制。

　　2. 機械力學(xué)機制：當(dāng)頻率較低,，吸收系數(shù)較小,，超聲的作用時間很短時，超聲效應(yīng)的產(chǎn)生并不伴隨有明顯的熱效應(yīng),。這時,，超聲效應(yīng)可歸結(jié)為機械力學(xué)機制，即超聲效應(yīng)來源于表征聲場力學(xué)量的貢獻,。超聲波也是一種機械能量的傳播形式,，波動過程中的力學(xué)量如原點位移、振動速度,、加速度及聲壓等參數(shù)可以表述超聲效應(yīng),。

　　3. 空化機制：超聲波聲化學(xué)效應(yīng)的主要機制之一是聲空化(包括氣泡的形成、生長和崩裂等過程),。其現(xiàn)象包括兩個方面,，即強超聲在液體中產(chǎn)生氣泡和氣泡在強超聲作用下的特殊運動。

　　超聲波是一種高頻機械波,，具有能量集中,、穿透力強等特點。超聲波由一系列疏密相間的縱波構(gòu)成,，并通過液體介質(zhì)向四周傳播,。當(dāng)聲能足夠高時，在疏松的半周期內(nèi),，液相分子間的吸引力被打破,，形成空化核?？栈说膲勖s0.1μs,，它在爆炸的瞬間可以產(chǎn)生大約 4000-6000 K 和100MPa的局部高溫高壓環(huán)境，并產(chǎn)生速度約110m/s具有強烈沖擊力的微射流,，這種現(xiàn)象稱為超聲空化,。 超聲波化學(xué)反應(yīng)主要源于聲空化機制,，空化機制是聲化學(xué)反應(yīng)的主動力。這些條件足以使有機物在空化氣泡內(nèi)發(fā)生化學(xué)鍵斷裂,、水相燃燒 (aqueous combustion),、高溫分解(pyrolysis) 或自由基反應(yīng)等。

聲化學(xué)熱力學(xué)編輯

對超聲化學(xué)有兩種不同的解釋：

　　一種是聲致發(fā)熱導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)發(fā)生（熱學(xué)理論）

　　另一種是聲電效應(yīng)致促使化學(xué)的進行（電學(xué)理論）,。目前前者與實驗比較*,，后者存在沖突和矛盾。

　　在聲場作用下,，溶液中產(chǎn)生空化氣泡,。空化氣泡在聲波作用下壓縮而產(chǎn)生熱量，尤其是空化氣泡潰陷時產(chǎn)生數(shù)千度的高溫,，由于潰陷速度極快,，熱量傳遞速度與之相比要慢的多，因此氣泡的潰陷和蒸汽的壓縮在氣泡的體積內(nèi)幾乎是絕熱進行,，在此狀態(tài)下,，溶液中也形成一個瞬時的定域熱點，在這個區(qū)域存在的熱量,，使溶液中的物質(zhì)加熱成分子,，有的分子被熱解而生成原子團，這些原子團因受熱使分子鍵斷裂和產(chǎn)生重排,。

水溶液中進行的聲化學(xué)反應(yīng)的速率都有不同程度的提高,。按照速度理論，反應(yīng)頻率因素與分子的振動運動有關(guān),，因此空化作用大的區(qū)域壓力梯度加快了反應(yīng)分子的振使反應(yīng)速度提高,。

　　總之,，超聲化學(xué)反應(yīng)速度的提高,，是超聲作用產(chǎn)生空化現(xiàn)象的結(jié)果。而空化氣泡的運動和潰陷,，使體系內(nèi)的各個部分（氣泡內(nèi)處的溶液）則產(chǎn)生了熱力與流體力學(xué)的重新分布（其受以下因素制約）,。

　　超聲波本身的強度、頻率,、振蕩聲幅及波型決定了空化氣泡的形成,，形變和潰陷的過程和結(jié)果，是聲化反應(yīng)的原動力,。反應(yīng)體系的溶劑,、溶于體系中的氣體和反應(yīng)物本身的物理性質(zhì)和化學(xué)性子是聲化學(xué)反應(yīng)速度提高的內(nèi)在因素。[1] 

超聲波聲化學(xué)設(shè)備

利用功率超聲的空化現(xiàn)象加速和控制化學(xué)反應(yīng),，提高反應(yīng)率和引發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,，稱超聲化學(xué),。聲化學(xué)可應(yīng)用于幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)，如萃?。ㄌ崛,。┡c分離、合成與降解,、生物柴油生產(chǎn),、污水處理、細(xì)胞粉碎,、分散和凝聚,、提取生物納米等等。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：

超聲波化學(xué)設(shè)備有超聲波發(fā)生器,、大功率超聲波換能器,、超聲波工具頭。

超聲波發(fā)生器：第三帶數(shù)字電路閉合回路超聲波發(fā)生器,，利用DSP芯片及D/A轉(zhuǎn)換器,采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù),設(shè)計實現(xiàn)了一個頻率,、相位可控的正弦信號發(fā)生器。由數(shù)字化系統(tǒng)對其頻率設(shè)定,、追蹤補償,、幅度設(shè)定、放大匹配輸出,、信號檢測分析來控制其輸出功率,、振幅、能量,。