一般來說,超聲波在液體媒質中傳播時,通過機械作用、空化作用和熱作用,產生力學、熱學、光學、電學和化學等一系列效應。尤其是大功率的超聲波,會產生強烈的空化作用,從而在局部就會形成瞬時高溫,高壓、真空和微射流。
超聲波催化設備原理
通常,超聲波催化設備由超聲波振動部件和超聲波專用驅動電源和反應釜三個部件構成:超聲波振動部件主要包括大功率超聲波壓電陶瓷換能器、變幅桿以及鈦合金工具頭(發射頭),用來產生超聲波振動,并將此振動能量向液體中傳導。換能器將接收到的電能轉換為機械能,即是超聲波。表現形式是換能器在縱向作來回伸縮運動,振幅一般為幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠,一般不直接使用。變幅桿按設計需要放大振幅,隔離反應溶液和換能器,同時也起到固定整個超聲波振動系統的作用。工具頭與變幅桿相連,變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭,再由工具頭將超聲能量發射到需要化學反應的液體中。
超聲波催化設備是利用超聲波的物理技術,在化學反應的介質中產生一系列接近于的條件。這種能量不僅能夠激發或促進大多數的化學反應、加快化學反應的速度,甚至還可以改變化學反應生成的方向,產生一些效果。聲化學可應用于幾乎所有的化學反應,如萃取與分離、合成與降解有機物、生物柴油產生、殺滅微生物、生物降解處理、生物細胞破碎、分散和凝聚,等等。
超聲波對催化反應的作用主要是:
(1)改善催化 劑分散性;
(2)促使溶劑深入到固體內部,產生所謂的夾雜反應;
(3)超聲波空蝕金屬表面,沖擊波導致金屬晶格的變形和內部應變區的形成,提高金屬的化學反應活性;
(4)分散反應物系;
(5)沖擊波可能破壞反應物結構;
(6)沖擊波和微射流對固體表面(如催化劑)有解吸和清洗作用,可清除表面反應產物或中間物及催化劑表面鈍化層;
(7)高溫高壓條件有利于反應物裂解成自由基和二價碳,形成更為活潑的反應物種。
定制超聲波催化設備