防爆級(jí)別超聲波聲化學(xué)設(shè)備

超聲波是指頻率為20000Hz的聲波，它超過(guò)了人耳收聽(tīng)頻率的范圍。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)，通過(guò)機(jī)械作用、空化作用和熱作用，產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)。尤其是大功率的超聲波，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的空化作用，從而在局部形成瞬時(shí)高溫，高壓、真空和微射流。對(duì)化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)和聲化學(xué)反應(yīng)，造成了一個(gè)非常有利于反應(yīng)過(guò)程的局部小環(huán)境，能大大提高反應(yīng)速度，降低反應(yīng)條件。對(duì)生物質(zhì)提取而言，會(huì)造成植物細(xì)胞壁的破壞和溶劑的快速滲透，使被提取的有效成分迅速溶解到溶劑中，從而提高提取率、縮短提取時(shí)間、節(jié)省溶劑。大量的應(yīng)用實(shí)踐也證明了20kHz最有效，并且已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，本設(shè)備就是基于這種特點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)的。

超聲波頻率在液體中傳播的聲波的波長(zhǎng)比分子尺寸或分子中原子之間的鍵長(zhǎng)長(zhǎng)很多倍。因此，聲波不能直接影響分子鍵的振動(dòng)能，因此不能直接增加分子的內(nèi)能。聲化學(xué)是由聲空化產(chǎn)生的：液體中氣泡的形成，生長(zhǎng)和內(nèi)爆性破裂。這些氣泡的破裂是幾乎絕熱的過(guò)程，從而導(dǎo)致氣泡內(nèi)部大量積聚能量，從而在超聲液體的微觀區(qū)域中產(chǎn)生極高的溫度和壓力。高溫和高壓會(huì)導(dǎo)致氣泡內(nèi)或氣泡附近的任何物質(zhì)迅速爆炸而發(fā)生化學(xué)激發(fā)。聲空化可產(chǎn)生多種結(jié)果，包括聲致發(fā)光，由于形成初級(jí)和次級(jí)自由基反應(yīng)而增加溶液中的化學(xué)活性，以及通過(guò)形成新的，相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)物種（可進(jìn)一步擴(kuò)散到水中）而增加化學(xué)活性。溶液以產(chǎn)生化學(xué)作用（例如，當(dāng)水暴露于超聲波中時(shí)，在破裂的氣泡中水蒸氣解離后，兩個(gè)羥基自由基的結(jié)合會(huì)形成過(guò)氧化氫）。

在用高強(qiáng)度聲音或超聲波照射時(shí)，通常會(huì)發(fā)生聲空化。空化是聲化學(xué)作用和聲致發(fā)光的動(dòng)力。空化是聲波輻射下氣泡的形成，增長(zhǎng)和內(nèi)爆性破裂。液體中的氣泡破裂會(huì)從液體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為加熱氣泡內(nèi)容物而產(chǎn)生大量能量。空化過(guò)程中氣泡的壓縮比熱傳輸更快，熱傳輸會(huì)產(chǎn)生短暫的局部熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些氣泡的溫度約為5000 K，壓力約為1000 atm，加熱和冷卻速率高于1010 K / s。這些空化會(huì)在否則為冷的液體中產(chǎn)生極端的物理和化學(xué)條件。

對(duì)于含有固體的液體，暴露于超聲下可能會(huì)發(fā)生類(lèi)似現(xiàn)象。一旦在擴(kuò)展的固體表面附近發(fā)生氣蝕，則空腔塌陷是非球形的，并導(dǎo)致高速液體噴射到表面。這些噴流和相關(guān)的沖擊波會(huì)損壞現(xiàn)在高度加熱的表面。液體粉末懸浮液會(huì)產(chǎn)生高速粒子間碰撞。這些碰撞會(huì)改變表面形態(tài)，組成和反應(yīng)性。