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超聲波聲化學(xué)反應(yīng)與合成@臺風(fēng)資訊

更新時(shí)間:2022-04-18      瀏覽次數(shù):5021

聲化學(xué)是超聲波在化學(xué)反應(yīng)和過程中的應(yīng)用,在液體中引起聲化學(xué)作用的機(jī)理是聲學(xué)現(xiàn)象空化。杭超超聲波實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)設(shè)備用于廣泛的聲化學(xué)過程。

聲化學(xué)反應(yīng)

在化學(xué)反應(yīng)和過程中可以觀察到以下聲化學(xué)效應(yīng):

  • 提高反應(yīng)速度

  • 增加反應(yīng)輸出

  • 更有效的能源使用

  • 相轉(zhuǎn)移催化劑的性能改進(jìn)

  • 避免相轉(zhuǎn)移催化劑

  • 活化金屬和固體

  • 增加試劑或催化劑的反應(yīng)性

  • 改進(jìn)粒子合成

  • 納米粒子涂層

  • 聲化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng)途徑

液體中的超聲空化

空化即“液體中氣泡的形成,生長和爆炸性崩潰",空化塌陷產(chǎn)生強(qiáng)烈的局部加熱(約5000K),高壓力 (約 1000 atm),和巨大的加熱和冷卻速率(> 109 K / sec)和液體噴射流(?400 km/ h)。

氣泡是真空氣泡。真空由一側(cè)的快速移動的表面和另一側(cè)的惰性液體產(chǎn)生。由此產(chǎn)生的壓力差用于克服液體內(nèi)的內(nèi)聚力和附著力。空化可以以不同的方式產(chǎn)生,例如文丘里噴嘴,高壓噴嘴,高速旋轉(zhuǎn)或超聲換能器。在所有這些系統(tǒng)輸入能量轉(zhuǎn)化為摩擦、湍流、波浪和空化。轉(zhuǎn)化為空化的輸入能量的比例,取決于液體在空化設(shè)備中運(yùn)動的幾個因素。

加速度的強(qiáng)度是影響能量轉(zhuǎn)化為空化的重要因素之一。更高的加速度創(chuàng)造更高的壓力差,增加了產(chǎn)生真空氣泡的可能性,而不是產(chǎn)生通過液體傳播的波。因此,加速度越高,轉(zhuǎn)化為空化的能量的比例越高。在超聲換能器的情況下,加速度由振蕩振幅來描述。

更高的振幅導(dǎo)致更有效地產(chǎn)生空化,杭超的工業(yè)設(shè)備可以產(chǎn)生高達(dá)115μm的振幅。這些高振幅允許高功率傳輸率,而這反過來又能產(chǎn)生高達(dá) 100W/cm3 的高功率密度。除強(qiáng)度外, 還應(yīng)加快液體的速度, 從而在動蕩、摩擦和波浪產(chǎn)生方面造成損失降到小。為此,方式是單向運(yùn)動。

超聲波之所以被使用是因?yàn)樗鼘^程的影響:

  • 通過還原金屬鹽制備活化金屬

  • 通過超聲處理生成活化金屬

  • 活性金屬溶液的制備

  • 涉及非金屬固體的反應(yīng)

  • 金屬(Fe、鉻、錳、Co)氧化物的顆?;瘜W(xué)合成,如用作催化劑

  • 金屬或金屬鹵化物在載體上的浸漬

  • 金屬,合金,沸石和其他固體的結(jié)晶和析出

  • 通過高速粒子碰撞改變表面形態(tài)和粒度

    • 形成非晶納米結(jié)構(gòu)材料,包括高表面積過渡金屬,合金,碳化物,氧化物和膠體

    • 晶體結(jié)塊

    • 平滑和去除鈍化氧化物涂層

    • 顯微操作(分餾)的小顆粒

  • 固體的分散

  • 膠體(Ag,Au,Q型CdS)的制備

  • 聲化學(xué)聚合物

    • 聚合物的降解和改性

    • 聚合物的合成

  • 有機(jī)污染物在水中的分解


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