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超声波催化诱导化学反应是怎么形成的?

文章出处:www.fycg.com网责任编辑:超声波催化作者:成功超声人气:-发表时间:2018-07-27 15:33:00【

超声波催化是利用物理技术,在化学反应的介质中产生一系列接近于极端的条件。这种能量不仅能够激发或促进许多化学反应、加快化学反应速度,甚至还可以改变化学反应的方向,产生一些效果。声化学可应用于几乎所有的化学反应,如萃取与分离、合成与降解、生物柴油生产、治理微生物、降解有毒有机污染物、生物降解处理、生物细胞粉碎、分散和凝聚,等等。 

超声波催化诱导化学反应

超声波对液体有多种作用,其中,

第一种作用:对液体具有搅拌匀化作用,大振幅的超声波辐射到液体介质中,能是液体介质分子发生剧烈的振荡,与单纯的加热和机械搅拌相比,超声波的搅拌作用能更加有效的使化学反应物充分混合,增加分子间的接触面积,从而更加高效快速的促进化学反应的进行。

第二种作用:超声波在液体中产生空化效应,在液体中产生无数个即兴即灭的小气泡,在微观小环境带来极大地压力变化和温度变化,随着小气泡的产生和消亡,微观环境里会发生每秒钟几亿度的温度变化,虽然加热点持续的时间不过百万分之一秒,但是加速了加热点里的分子的化学反应。

第三是:由于超声波在液体中传递存在着一个正负压强的交变周期,可使介质的质点产生显著的声压作用,当用足够大振幅的超声波辐射液体介质时,液体介质就会发生断裂,形成气体微泡,微泡进一步增大形成空化气泡,空化气泡在大振幅超声波高压下液壁发生溃陷,溃陷的动能在瞬间转化为空化泡内物质的内能,于是产生几千K的高温,使空化泡内的分子热解离,变成低温等离子体,从而增强了化学反应物的反应活性,即增加了分子或离子间的碰撞和接触,使得化学反应快速进行。

第四是:超声波能有如此广泛的应用呢?原来主要得益于超声空化反应,当超声波能量足够高时,就会产生“超声空化”现象,即指存在于液体中的微小气泡(空化核)在超声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量,当能量达到某个阈值时,空化气泡急剧崩溃闭合的过程。空化气泡的寿命约0.1μs,它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量,并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流,使碰撞密度高达1.5kg/cm2。苏州索尼克超声科技,空化气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压(5000K,1800atm),冷却速度可达109K/s。超声波这种空化作用大大提高非均相反应速率,实现非均相反应物间的均匀混合,加速反应物和产物的扩散,促进固体新相的形成,控制颗粒的尺寸和分布。”

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