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超声波声化学处理振动系统
JY-Y201G超声波声化学处理振动装备
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超声波声化学处理振动装备
超声波声化学 是研究超声波在液体中传播时,由声空化效应引发的特殊物理和化学条件,从而驱动或加速化学反应的一门交叉学科。它不属于传统的热、光、电化学范畴,而是一种独特的、基于物理机制的化学反应途径。
简单来说,它利用超声波(频率通常在20KHz-60KHz)的能量,在液体中产生、生长并内爆性崩塌数百万个微小的气泡,这些气泡崩塌的瞬间会产生局部特殊的条件,从而引发或促进化学反应。
核心原理:声空化效应
声化学的几乎所有效应都源于声空化。这个过程可以分为几个阶段:
1、成核:超声波在液体中传播产生交替的正压和负压周期。在负压周期,液体被“撕裂",形成微小的气泡核(含有溶剂蒸气或溶解气体)。
2、气泡生长:在连续的声波周期中,这些气泡核经历多次“膨胀-压缩"循环,通过一种称为整流扩散的过程,从周围液体中吸收气体和蒸气,逐渐生长。

3、内爆式崩塌:当气泡生长到不稳定尺寸(共振尺寸)时,它会在一个压缩周期内发生剧烈、不对称的崩塌,这个过程发生在皮秒级的时间内。
空化气泡崩塌时产生的条件
这是声化学奇迹发生的地方。在气泡崩塌的中心,会产生一个局部的“热点",其条件较为特别:
4、高温:约 4000 K 至 10000 K(远高于太阳表面温度)
5、高压力:约 1000 个大气压
6、极快的加热/冷却速率:> 10^9 K/s
7、产生高活性物质:在高温下,气泡内的水蒸气或其他分子会发生热解,产生大量的自由基(如·OH, ·H)和高活性中间体。
物理机械效应:
1、微射流与剪切力:气泡在固体表面附近不对称崩塌时,会产生速度超过100m/s的微射流,对固体表面产生强烈的冲击和侵蚀。这是超声波清洗、纳米材料剥离和催化剂表面活化的基础。
2、乳化与分散:强大的剪切力可以打碎不相溶的液滴或固体颗粒,形成极细的乳液或悬浮液,极大增加两相反应的界面面积。
3、传质强化:微流和湍流能显著降低液膜阻力,加速反应物向界面或催化剂表面的传输。
超声波声化学处理振动装备应用领域
声化学的应用非常广泛,涵盖合成、降解、材料科学等多个领域:
有机合成与催化:
加速均相和多相反应,提高产率和选择性。
制备纳米催化剂,并防止其团聚。
实现一些在常规条件下难以进行的反应。









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