Примена јаког ултразвучног процесора у хемијској области

Примена јаког ултразвука у хемијској области

Такође позната као 'активна примена ултразвука велике снаге', то је техника која користи јак ултразвук да делује на материју како би се променила или убрзала промена неких физичких, хемијских и биолошких својстава или стања материје. Примена јаког ултразвука у хемијској индустрији донела је нови развој последњих година, показујући широку перспективу. Овај рад има за циљ да се осврне на примену јаког ултразвука у хемијској индустрији, са циљем привлачења пажње у области хемикалија за јаке ултразвучне примене.

Један. Преглед снажног ултразвучног механизма

      Када се одређени интензитет ултразвучних таласа шири кроз медијум, он ће произвести низ ефеката као што су механика, топлота, оптика, електрична енергија и хемија. Ови ефекти су сажети и имају три основне функције.

 

1. Механичко дејство. Ултразвучни таласи су облик простирања механичке енергије који је повезан са пасивним процесима и производи линеарне наизменичне вибрације. Ова механичка енергија се углавном огледа у вибрацијама, удару убрзања и еквивалентном напону смицања звучног притиска између тачака масе медија. Ако се 28кхз, интензитет звука од 1В/цм2 шири у води, произведена вредност звучног притиска је 242кпа, што значи да се 28.000 вибрација генерише под притиском од 242кпа, а максимално убрзање масе је око 2000 пута веће од убрзања гравитације. .

 

2. Кавитација. Када се одређени интензитет ултразвучних таласа шири у течном медију, осцилација, повећање, контракција и колапс микромехурића у течности изазивају јак ударни талас у течности у близини мехурића, формирајући екстремно високу температуру и висок притисак локалне тачке и кавитационе мехуриће. У тренутку колапса, висока температура од 5000К или више и висок притисак од око 50мпа се стварају у малом простору око њега. Брзина промене температуре је 109к/с, а прати је снажан ударни талас и микромлаз брзине 400км на сат. Овај екстремно висок напон, висока температура и висок млаз се генерише десетинама хиљада непрекидних акција у секунди. Ултразвучна кавитација изазива ефекат турбуленције, ефекат пертурбације, ефекат интерфејса и ефекат прикупљања енергије. Ефекат турбуленције чини гранични слој тањим и повећава брзину преноса масе; ефекат пертурбације појачава дифузију микропора; ефекат интерфејса повећава површину преноса масе; ефекат концентрације енергије проширује раздвајање молекула материје и јача хемијско раздвајање и јачање у целини. Брзина преноса масе и ефекат процеса. Стога је кавитација најосновнија особина јаког ултразвука.

 

3. Деловање топлоте. Ултразвучни таласи се шире кроз медијум, а њихова вибрациона енергија се константно апсорбује у медијум у топлотну енергију, што подиже његову температуру. Акустична енергија се апсорбује да изазове локално загревање у медијуму, локално загревање ван границе и локализовано загревање на таласном фронту када се формира удар.

 

главна апликација

Најранија примена ултразвука у биохемији би требало да буде употреба ултразвука за разбијање ћелијског зида да би се ослободио његов садржај. Накнадне студије су показале да ултразвук ниског интензитета може да подстакне биохемијске процесе, као што је зрачење течних хранљивих материја ултразвуком може повећати брзину раста ћелија алги, чиме се повећава количина протеина коју ове ћелије производе за фактор три.

Густина енергије ултразвучног звучног поља је повећана за трилион пута у поређењу са густином енергије кавитационог мехурића, изазивајући огромну концентрацију енергије; сонохемијски феномен и сонолуминисценција изазвана екстремно високом температуром и високим притиском које ствара кавитациони мехур Је јединствен облик размене енергије и материјала у сонохемији. Због тога, ултразвучна хемијска екстракција, производња биодизела, органска синтеза, третман микроорганизама, деградација токсичних органских загађивача, брзина хемијске реакције и принос, каталитичка ефикасност катализатора, третман биоразградње, ултразвучно уклањање каменца и уклањање каменца, биолошко уситњавање ћелија, хемијска дисперзија и коагулација имају повећану хемијску улогу.

два. Ултразвучна хемија

1. ултразвучни јача хемијску реакцију.

ултразвук појачава хемијске реакције. Главна покретачка снага долази од ултразвучне кавитације. Колапс кавитационог језгра производи локалне високе температуре, високе притиске и јаке ударне таласе и микромлазеве, обезбеђујући ново и веома посебно физичко-хемијско окружење за хемијске реакције које је тешко или немогуће постићи у нормалним условима.

 

2. Ултразвучна каталитичка реакција.

Као поље истраживања у настајању, ултразвучна каталитичка реакција је привукла све веће интересовање индустријских играча. Главни ефекти ултразвука на каталитичку реакцију су:

 

(1) Услови високе температуре и високог притиска олакшавају цепање реактаната на слободне радикале и двовалентни угљеник да би се формирале активније реакционе врсте;

(2) Ударни талас и микромлаз имају дејство десорпције и чишћења на чврстој површини (као што је катализатор), и могу уклонити површинске продукте реакције или међупроизводе и слој површинске пасивације катализатора;

(3) Ударни таласи могу оштетити структуру реактаната

(4) дисперзовани реакциони систем;

(5) Ултразвучна кавитација површине метала, ударни талас изазива деформацију металне решетке и формирање унутрашње зоне деформације и побољшава хемијску реактивност метала;

6) изазивање продирања растварача дубоко у чврсту материју, што резултира такозваном реакцијом инклузије;

(7) Побољшати дисперзибилност катализатора.

 

У ултразвучној хомогеној каталитичкој реакцији, више истраживања је на изомеризацији олефина коришћењем металних карбонилних једињења као катализатора. Суцлицк ет ал. детаљно је проучавао реакцију изомеризације 1-пентена у 2-пентен помоћу Фе(цо)5 под ултразвучним условима и открио да је брзина реакције под ултразвучним условима повећана за 105 пута у поређењу са не ултразвучним. Суцлик ет ал. верују да су висока температура и висок притисак који настају колапсом ултразвучних кавитационих мехурића и брзо хлађење околног окружења корисни за дисоцијацију Фе(ЦО)5 и формирање виших активних врста Фе3(Ц0)12.

 

Маи, Тсев из бившег Совјетског Савеза раније је проучавао ефекат ултразвука на хетерогене каталитичке процесе и открио да ултразвук може повећати конверзију по пролазу за скоро 10 пута, за шта се верује да повећава дисперзију катализатора. Последњих година, Хан ет ал. истраживао је реакцију Реформатског под дејством ултразвука ниског интензитета (≤10В/цм2) и открио да је принос реакције достигао 90% након 30 минута ултразвука. Што је још важније, више није потребно припремати високо активан цинк у праху редуковањем анхидрованог цинк хлорида и више није потребно користити триметил борат. Суслицк ет ал. проучавао је реакцију при интензитету звука од 50 В/цм 2 и открио да је смеша обрађена соникацијом на 25 °Ц током 5 минута, принос је био преко 95%, а кокатализатор је пронађен у приносу и времену реакције. нема ефекта. Суслицк ет ал. детаљно проучавао реакцију хидрогенације праха никла као катализатора и открио да се његова реактивност повећава за 5 редова величине под дејством ултразвука.

Добро је познато да обичан прах никла има слабу каталитичку активност за хидрогенацију олефина, и генерално је тешко извести реакцију након око 300 сати. Међутим, након што је прах никла обрађен ултразвучном обрадом, реакција је почела брзо, а брзина реакције се прво повећавала са продужењем времена ултразвучног третмана, а затим се постепено смањивала. Ронми и Прајс су проучавали аутооксидацију алкил нитробензена у катализи базне фазе преноса. Утврђено је да је брзина реакције нагло порасла под ултразвучним дејством, време реакције је скраћено за 2 х, киселинска селективност је значајно побољшана, а производ је садржао велику количину нитро групе. Настаје бензојева киселина.

ултразвучни такође показује јединствене предности у активацији, регенерацији и припреми катализатора. Универзитет у Илиноису је развио ултразвучну купку за прање која се може користити за уклањање оксидног филма на површини никла у праху да би се активирао никл катализатор. Хенри, компанија Еккон из Сједињених Држава, известила је да се трајно деактивирани никл-молибден катализатор који се користи у хидрокрекингу може регенерисати ултразвучним таласима. Недавно су Суслицк ет ал. проучавао интеракцију фе(Цо)5 и Цо(Ц0)3 под дејством ултразвука. Утврђено је да је под јаким ултразвучним дејством формиран катализатор легуре Фе-Цо у нано размери, који има раствор за дехидрогенацију циклохексана. Висока активност, детаљан механизам се даље истражује.

 

3. Ултразвучна хемија полимера

Примена ултразвучне позитивне хемије полимера привукла је широку пажњу. Ултразвучни третман може деградирати макромолекуле, посебно је значајнија деградација полимера високе молекуларне тежине. Целулоза, желатин, гума и протеини могу се добро разградити након соникације. Тренутно се генерално сматра да је механизам ултразвучне деградације последица дејства силе и високог притиска пуцања кавитационог мехурића, а други део деградације може бити последица топлоте. Под одређеним условима, моћ ултразвука такође може покренути полимеризацију. Снажно ултразвучно зрачење може покренути кополимеризацију поливинил алкохола и акрилонитрила за припрему блок кополимера и кополимеризацију поливинил ацетата и полиетилен оксида да би се формирао графт кополимер.

 

4. Побољшање ултразвучног поља нове технологије хемијских реакција

Комбинација нове технологије хемијских реакција и побољшања ултразвучног поља је још један потенцијални правац развоја у области ултразвучне хемије. На пример, као медијум се користи суперкритична течност, а појачана каталитичка реакција се изводи коришћењем ултразвучног поља. На пример, суперкритична течност има густину сличну течности и вискозитет сличан гасу и коефицијент дифузије, због чега се раствара као течност, а способност преноса масе је еквивалентна гасу. Употреба суперкритичних течности са добрим својствима растворљивости и дифузије може побољшати деактивацију хетерогених катализатора. Међутим, ако се може ојачати ултразвучним пољем, то је несумњиво шлаг на торти. Ударни талас и микро-млаз генерисани ултразвучном кавитацијом могу не само да у великој мери побољшају суперкритичну течност да растворе неке супстанце које узрокују деактивацију катализатора, већ такође играју улогу десорпције и чишћења, одржавају катализатор активним дуго времена, а такође имају ефекат мешања. Дисперзија реактантног система чини брзину преноса масе хемијске реакције суперкритичног флуида на виши ниво. Поред тога, локална висока температура и високи притисак формирани ултразвучном кавитацијом ће олакшати цепање реактаната у слободне радикале, увелико убрзавајући брзину реакције. Тренутно постоје многа истраживања о хемијским реакцијама суперкритичне течности, али постоји неколико студија о коришћењу ултразвучних поља за побољшање таквих реакција.

3. ултразвучна побољшана екстракција

1, екстракција чврста-течност

Екстракција чврсто-течност се у прехрамбеној хемијској индустрији често назива екстракцијом, односно екстракцијом корисних компоненти из материјала одговарајућим растварачем, а за побољшање процеса се користи термичка обрада или механичко мешање. Утврђено је да примена моћне ултразвучне енергије може значајно побољшати и побољшати процес екстракције. . Пертурбациони ефекат ултразвука повећава пропустљивост растварача у ћелије екстракта и побољшава процес преноса масе. Још један ефекат ултразвука је да снажна сила смицања настала ултразвучном кавитацијом може сломити ћелијски зид биљке и учинити да се ћелије лако ослобађају. Задржавање, ово је потврђено из студије ултразвука за повећање стопе екстракције шећера из шећерне репе. Ултразвучно појачана екстракција чврсто-течност се такође примењује на екстракцију салицилне киселине, берберин хлорина и каменог купуса из кинеске медицине. Метода рефлукса алкохола, која се обично користи за екстракцију каменог купуса на собној температури, може добити више од 50% приноса екстракције под ултразвучним третманом за половину времена екстракције. Ефикасан пренос масе и руптура ћелија су још једном доказани као главни разлози за појачану екстракцију. .

 

Проучавано је дејство ултразвука на екстракцију протеина из одмашћеног зрна соје. Зрачење звучним пољем од 20 кХз, 50 В може побољшати континуирани процес екстракције сојиног млека. Она надмашује било коју претходну технологију изводљивости и добија ефикасну екстракцију, а технологија је проширена. Иди у експерименталну фабрику.

Први корак у производњи инстант чаја је екстракција чврстих материја чаја из листова чаја, а затим уклањање воде из чистог раствора чаја сушењем распршивањем како би се добио инстант чај. ултразвучни на 60 ° Ц може повећати екстракцију за 20%. Ултразвучна екстракција је ефикаснија од конвенционалне екстракције топлоте и скраћује време екстракције. Већина материјала се екстрахује у првих 10 минута процеса.

 

 

Хипертензивни пепсин је важна сировина која се користи у преради емулзије у сир. Може се издвојити из желуца сисара. Принос екстракције је успешно побољшан коришћењем 19,2 кХз и 3,34 В/цм2 током 45 мин. 150 г чичка може да екстрахује само 30,60 г пепсина без ултразвука, а ултразвучна екстракција може да достигне 47,81 г, а активност протеазе је мало побољшана ултразвучном екстракцијом у поређењу са уобичајеном методом.

 

Примери примене ултразвучне појачане екстракције чврста-течност у хемијским процесима су:

(1) Приликом екстракције асфалтена из уљних шкриљаца са 8 растварача као што је бензол, брзина екстракције је 24 пута већа од Сокхлетове методе екстракције масти под дејством 50 кХз и 400 В; (2) Натријум хидроксид и хлорисање Када се мешани раствор амонијума излужи из цинка у цинку који садржи 17,3% руде цинка, брзина лужења се може знатно убрзати употребом 22 кХз, 100 В ултразвука;

(3) Зрачење звучним пољем на фреквенцији од 20 кХз, снаге 100 В и 600 В може повећати брзину пиретрина у екстракцији прашкастог пиретрума из н-хексана;

(4) 24 кХз, (позитивна и негативна 2,5 кХз) 120 В ултразвучно зрачење се примењује на метанолну екстракцију бензопирена (а) у узорцима животне средине, и постоји неупоредива брзина екстракције вакуум сублимацијом;

(5) 18,5 кХз, 250 В високог интензитета, велико једноглаво инсерционо ултразвучно поље може повећати брзину екстракције злата цијанидацијом;

(6) Ултразвучни 20 кХз је коришћен за екстракцију укупних алкалоида Мотхерворта и екстракција је била већа од опште методе рефлукса, а време екстракције је скраћено. Брзина екстракције након екстракције методом рефлукса током 2 сата била је 0,176%, а брзина екстракције након ултразвучне екстракције током 40 минута достигла је 0,248%.

 

2, екстракција течност-течност

Екстракција течност-течност обухвата процес преноса масе између две међусобно некомпатибилне органске и водене фазе. Интерфацијски ефекат изазван кавитацијом ултразвучног таласа повећава површину контакта између две фазе, а ефекат турбуленције изазван ударним таласом када се кавитација сруши елиминише успоравање двофазног споја, чиме се повећава брзина екстракције течност-течност. За системе за екстракцију течност-течност који се генерално контролишу брзином преноса масе, ефекат ултразвучних таласа је веома значајан, посебно у процесу екстракције метала течност-течност у индустрији обојене металургије, када се примени одговарајућа ултразвучна фреквенција и снага, брзина распадања може се знатно повећати. И повећајте брзину екстракције, уз ултразвучно зрачење од 1МХз, 0,2В / цм2 у трајању од 15 минута, може се користити за одвајање брзине раздвајања фаза мо и в одвојене киселим екстрактантом фосфорне киселине за 4-5 пута; са ултразвучним зрачењем од 20кХз, 19В/цм2 Брзина екстракције Га се може повећати за 15 пута; брзина екстракције Ни се може повећати за 4-7 пута уз ултразвучно зрачење од 20 кхз, 47 В, и механичко мешање.

четири. Ултразвучна појачана кристализација

Велики број експерименталних студија је показао да јак ултразвук може да произведе брзо и нежно таложење чврстих раствора у презасићеном раствору и да побољша раст кристала. Већ 1950-их, мешавина раствора прокаина и соли пеницилина је озрачена ултразвуком од 10 кХз да би се добио фини и униформни талог кристала прокаина пеницилина са дистрибуцијом величине честица од 5 ум до 15 ум, и величином производа добијеном конвенционалном методом. За л0ум један 20ум. Две су предности коришћења ултразвука у процесу хлађења растопљеног метала, односно дегазације и добијања мањих кристалних зрна, а под дејством ултразвучних таласа формирано језгро прелази у вибрирајуће стање, чиме се убрзава процес раста, на угљеничном челику. Ултразвучни третман показује да може смањити величину зрна са 200ум на 25ум до 30ум, дуктилност угљеничног челика за 30% до 40%, а механичку чврстоћу за 20% до 30%. Студије о расхладној кристализацији металног цинка показују да ултразвучна обрада може повећати интензитет критичног смичног напона за 80%, а кристални облик металног цинка се мења од цилиндричног до једноликог под дејством ултразвучних таласа фреквенције 25 кХз и јачине 50 В/цм2. Хекагон.

Кристализација раствора игра важну улогу у раздвајању и пречишћавању органских растворљивих супстанци и неорганских соли. Не може само да одвоји раствор од раствора у чврстом стању, већ и зато што различити кристали имају различите кристалне решетке. Такође се може користити за пречишћавање кристалних материјала. Киу Таикиу и други, под покровитељством Националне фондације за природне науке Кине, успешно су проучавали ефекте ултразвука на кинетику кристализације раствора сахарозе. Они су утицали на физичка својства презасићеног раствора, нуклеацију и раст кристала. Спроведена је систематска студија. Резултати показују да се под дејством спољашњег звучног поља повећава проводљивост презасићеног раствора, смањује вискозитет, скраћује се период индукције нуклеације и смањује стабилност. Због тога је корисно да презасићени раствор сахарозе исталожи кристале. Ефекат концентрације енергије ултразвучне кавитације може обезбедити енергију презасићеном раствору, побољшати енергију вибрација целог система, а ефекат међуфаза смањује енергију кристализације. Као резултат, презасићени раствор сахарозе може постићи примарну нуклеацију у стабилном региону. У поређењу са другим методама кристализације стимулације и методама кристализације засијавања, презасићење потребно за ултразвучну нуклеацију је ниже, добијено кристално језгро је уједначеније, потпуније, глатко, а распон расподеле величине кристалног језгра и готовог кристала је мали, а коефицијент варијације нижи. Примена ултразвучног зрачења у расту кристала сахарозе има и позитивне и негативне ефекте: с једне стране, турбулентни ефекат изазван ултразвучном кавитацијом може смањити дебљину граничног слоја и повећати брзину преноса масе; с друге стране, ултразвучни кавитациони мехур се сруши у микромлаз на површини кристала, а ако је интензитет превелик, кристал ће бити сломљен. Стога је ултразвучни ефекат на раст кристала повезан са величином кристала и величином мехурића кавитације. Када је величина кристала мања од радијуса кавитационог мехурића, ултразвучни промовише раст кристала; а када је величина кристала већа од радијуса кавитационог мехурића, ултразвучни раст кристала оштећује.

 

Ванг Веининг и др. у процес кристализације базног магнезијум хлорида (мг3(ОХ)5Цл?4Х2О) увео ултразвучни талас фреквенције 33 кХз и снаге 250 В, чиме је скраћен период индукције презасићеног раствора, а процес кристализације је промењен са 12х на 4х, а фреквенција ултразвука је већа. Што је бржа брзина нуклеације, краћи је период индукције и краће време потребно за потпуну кристализацију. Други примери кристализације раствора за ултразвучно јачање као што су калијум нитрат, ацетамид и натријум калијум тартарат.

У индустрији замрзавања и хлађења хране, формирање кристала леда је важно за одржавање оригиналног квалитета састојака хране. На пример, када се меко воће (јагоде) замрзне, док мали зрнасти кристали леда формирани у материјалу ћелије хране настављају да расту, када се величина кристалног зрна повећава, они ће уништити део ћелијских зидова, односно уништити део структуре сировина. Потребно је прилично дуго „време експанзије“ од тренутка када вода почне да кристализује у лед до потпуног замрзавања хране. Под дејством ултразвука може се произвести све више уједначених кристала леда, скраћује се време експанзије, смањује се коначна величина кристала леда и смањује се оштећење ћелија. ултразвучне студије о ефектима смрзнутих кондиторских производа су показале да је величина честица кристала леда произведених ултразвучним зрачењем значајно смањена и равномерније распоређена у чврстим материјама, што смрзнуте кондиторске производе чини тврђим од конвенционалних производа, повећавајући прихваћеност производа међу потрошачима. Степен добродошлице и комбинација смрзнутих бомбона и дрвених дршки.

 

В. ултразвучна кондензација

ултразвук је коришћен раних 1940-их за побољшање коагулације суспендованих чврстих материја у аеросолима, а у Сједињеним Државама је покренула 'шпијунску грозницу' широм земље. Међутим, због ограничења ултразвучне опреме, овај ентузијазам се брзо охладио. До појаве напредне ултразвучне опреме 1960-их, ултразвучна коагулација је почела да се примењује за таложење корозивних гасова, таложење чађе и ЦаЦО3 и цементног праха. Рекуперација катранског праха, уклањање гаса из високих пећи и третман димних гасова из металуршких пећи.

Да би објаснили феномен ултразвучне индуковане коагулације малих честица, односно ефекат кондензације звучног поља, научници су предложили многе хипотетичке моделе. Ултразвучна агломерација се генерално сматра процесом у којем када ултразвучни таласи прођу кроз текући медијум са суспендованим честицама, суспендоване честице почињу да вибрирају са медијумом, али пошто честице различитих величина почињу да вибрирају са медијумом, честице различитих величина имају различите релативне брзине вибрације, честице и запремина ће се сударати, и запремина и тежина. Пошто честице постају веће, оне више не могу да прате акустичну вибрацију, већ се могу користити само за неправилно кретање и наставити да се сударају и спајају. Постаје све већи и коначно се смири. Котиасов и Невтсон су истакли да горњи модел може објаснити само ефекат кондензације звучног поља код суспензија више величина, а није убедљиво суочити се са системом вешања једне величине. На основу овога, они предлажу интерпретацију ефекта кондензације звучног поља засновану на моделу колективног деловања честица. Модел не разматра само интеракцију између две честице, већ и укупну силу између свих честица. Под дејством звучног поља, у области у којој се повећава густина диспергованих честица, ефективна површина попречног пресека дисперзоване фазе у односу на дисперзовану фазу се смањује, што резултира повећањем протока дисперговане фазе у односу на честице, праћено повећањем брзине дисперзије између диспергованих супстанци. Притисак се повећава, тако да се густина чврстих честица додатно повећава, а као резултат тога се убрзава процес коагулације. Према овом моделу, уводи се низ односа између прираста нестабилности система суспензије и ултразвучне фреквенције и ултразвучне снаге и верификоване су експерименталне чињенице.

Шесто, ултразвучна побољшана филтрација и дехидрација

Смеша се често филтрира током хемијског одвајања да би се уклониле чврсте честице и пречистио раствор. Конвенционалне методе филтрирања имају тенденцију да доведу до зачепљења филтера ситним честицама и мембрана филтера се мора често мењати. Ултразвучно зрачење има два специјална ефекта који помажу да се побољша техника филтрирања. Ефекат кондензације звучног поља може изазвати агрегацију финих честица како би се убрзала брзина филтрације. Други је да ефекат апсорпције ултразвучне енергије обезбеђује довољну енергију вибрација за систем. Делу честица је дозвољено да плута у филтрату, обезбеђујући слободнији пролаз за прање. Студије су показале да ултразвучна побољшана филтрација (тј. 'акустична филтрација') може брзо смањити садржај воде у каши угља која садржи 50% воде на 25%, док конвенционална филтрација може да достигне само 40%. 'Електро-акустична филтрација' у комбинацији са побољшаним електричним пољем и звучним пољем може повећати степен сушења угља за 10%. Када је примењена технологија електроакустичне филтрације за филтрирање сока од јабуке из пулпе, садржај влаге у пулпи се смањио са почетних 85% на 38%, док је конвенционална метода смањила садржај воде само на 50%.

 

У каменој, минералној и хемијској индустрији, чврсти материјал одвојен таложењем, филтрацијом итд. мора уклонити влагу у материјалу што је више могуће пре сушења, штедећи енергију за корак сушења. Звучно поље има побољшан пренос топлоте и пренос масе. Свами ет ал. проучавао уклањање сидерита засићеног водом, песка и пиљевине центрифугалном дехидратацијом под зрачењем звучног поља високог интензитета од 139 дБ (око 100 В) и 98 кХз. Влага у материјалу показује да када се центрифугална дехидратација примени на звучни талас, коначни садржај воде добијен центрифугалном дехидратацијом без звучног таласа може бити 25% до 95% под различитим условима, а критична температура се такође смањује.

7. Повећана адсорпција и десорпција звучног поља

Адсорпција и десорпција се широко користе у хемијској, прехрамбеној, металуршкој и другим индустријама, играјући све важнију улогу у сепарацији и пречишћавању. Адсорпција и десорпција су пар реципрочних процеса. Под ултразвучном кавитацијом, звучно поље повећава брзину којом адсорбат дифундује ка адсорбенту; с друге стране, смањује ван дер Валсову силу између адсорбата и адсорбента. Први има позитиван ефекат и јача адсорпцију; ово последње делује негативно и појачава десорпцију. Стога, одабир одговарајућих параметара звучног поља може одвојено побољшати адсорпцију и десорпцију.

 

Проучава се процес ултразвучне побољшане адсорпције: под дејством ултразвучног ултразвучног, повећава се брзина адсорпције поливинил алкохола, сирћетне-маслачне киселине целулозе и глукозе у картонској и обезбојеној крафт пулпи; адсорпција фосфора на земљишту после третмана КХ2ПО4 је повећана. Повећана је количина адсорпције метилен плавог глином и активним угљем; повећала се брзина адсорпције прашкастог органског реагенса и прашкастог А1203 на ограничене елементе. Међутим, неке студије су откриле да када фенол формалдехидна јоноизмењивачка смола КСАД-2 (амберлит КСАД-2) адсорбује 4-(2-пиридилазо)изофталну киселину (ПАР), ефекат ултразвука од 20 кХз на брзину адсорпције је нижи од 21 Орпм. Ефекат механичке агитације, у којој је брзина адсорпције механичког мешања 2-3 пута бржа од ултразвучне.

 

Ране студије о ултразвучном побољшаном процесу десорпције укључују: десорпцију јода из активног угља; Десорпција Аг, Цу, итд. из Ге и Си, Крисццр и Лицхтман су проучавали десорпцију изазвану ултразвучним површинским таласима и приметили неке адсорбоване супстанце Десорпција се приписује побуђивању подземних таласа.

Последњих година активна је десорпциона регенерација адсорбената отпадних вода. То је једноставан и брз метод за уклањање органских хидролитичких загађивача као што су фенол и замене фенола из отпадне воде коришћењем активног угља и полимерне смоле, али захваљујући адсорбенту и адсорбату. Између њих постоји јак афинитет, а десорпциона регенерација адсорбента је и даље тежак проблем. Најчешћи методи за десорпцију фенола су термичка десорпција и хемијска десорпција, али висока температура термичке десорпције доводи до смањења капацитета размене адсорбента након регенерације, док хемијска десорпција користи хемикалије и захтева два одвајања након десорпције. Тренутно, Кин ет ал. известио о померању адсорпционе равнотеже током десорпције ЦЛТБП смола-фенол система под ултразвучним зрачењем. Реге ет ал. проучавао брзину десорпције фенола из две полимерне смоле када се десорбује из активног угља под дејством 40 кХз, 120 В, 1,44 МХз, 100 В звучног поља и 40 кХз, 120 В, 40 кХз, 60 В. Разноврсност. Њихови резултати показују да под ултразвучним зрачењем, ефекат ултразвучне дифузије повећава брзину дифузије честица због ефекта ултразвучне пертурбације, а ефекат апсорпције ултразвучне енергије смањује енергију активације површинске реакције првог реда. Због тога, ултразвучна енергија може промовисати фенол из активног угља и десорпцију на полимерној смоли, брзина десорпције је значајно повећана, а ефекат је израженији када се ре-енергизер примењује на ниској температури, користећи регенерант и висок ултразвучни интензитет.

Осам. Закључак

Примена јаког ултразвука често компензује недостатке конвенционалних хемијских реакција и класичних технологија хемијског одвајања и пречишћавања и ствара нову и ефикасну методу за побољшање процеса сепарације и пречишћавања, што скраћује време процеса и побољшава ефекат процеса. Без обзира на индустријску примену или академско истраживање, јак ултразвук ће имати ширу перспективу истраживања у хемијској индустрији.