超聲波聲化學反應與合成

來源:本站        時間:2018-01-08        作者:       

 

超聲波聲化學反應與合成

聲化學是超聲波在化學反應和過程中的聲學應用,在液體中引起聲化學作用的機理是聲學空化現象。超聲波實驗室和工業設備用於廣泛的聲化學過程。

聲化學反應

在化學反應和過程中可以觀察到以下聲化學效應:

  • 提高反應速度

  • 增加反應輸出

  • 更有效的能源使用

  • 相轉移催化劑的性能改進

  • 避免相轉移催化劑

  • 活化金屬和固體

  • 增加試劑或催化劑的反應性

  • 改進粒子合成

  • 納米粒子塗層

  • 聲化學轉換反應途徑

   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”,空化塌陷產生強烈的局部加熱(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。真空由一側的快速移動的表麵和另一側的惰性液體產生。由此產生的壓力差用於克服液體內的內聚力和附著力。空化可以以不同的方式產生,例如文丘裏噴嘴,高壓噴嘴,高速旋轉或超聲換能器。在所有這些係統輸入能量轉化為摩擦、湍流、波浪和空化。轉化為空化的輸入能量的比例,取決於液體在空化設備中運動的幾個因素。

加速度的強度是影響能量轉化為空化的重要因素之一。更高的加速度創造更高的壓力差,增加了產生真空氣泡的可能性,而不是產生通過液體傳播的波。因此,加速度越高,轉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。

更高的振幅導致更有效地產生空化,超聲波工業設備可以產生高達115μm的振幅。這些高振幅允許高功率傳輸率,而這反過來又能產生高達 100W/cm3 的高功率密度。除強度外, 還應加快液體的速度, 從而把動蕩、摩擦和波浪方麵產生損失降到最小。為此,最佳方式是單向運動。

超聲波之所以被使用是因為它對過程的影響:

  • 通過還原金屬鹽製備活化金屬

  • 通過超聲處理生成活化金屬

  • 活性金屬溶液的製備

  • 涉及非金屬固體的反應

  • 金屬(Fe、鉻、錳、Co)氧化物的顆粒化學合成,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晶和析出

  • 通過高速粒子碰撞改變表麵形態和粒度

·                     形成非晶納米結構材料,包括高表麵積過渡金屬,合金,碳化物,氧化物和膠體

·                     晶體結塊

·                     平滑和去除鈍化氧化物塗層

·                     顯微操作(分餾)的小顆粒

  • 固體的分散

  • 膠體(Ag,Au,Q型CdS)的製備

  • 聲化學聚合物

·                     聚合物的降解和改性

·                     聚合物的合成

  • 有機汙染物在水中的分解


 

 

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