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聚能式超声波破碎仪在化工领域的应用

北京星越生物

2013/03/04

超声波由于其在传质、传热和化学反应等方面的独特作用，己成为世界各国研究的热点。特别是美、英、法、独特作用以及随着超声功率设备的研制和普及，逐渐日、俄等国在工业化方面已取得一些进展。我国的科技发展成为一门新兴交叉学科——声化学。它的发展受工作者在理论及应用方面也做了大量工作。
所谓的超声波一般是指频率范围在20k～10MHz的声波，其在化学领域的应用动力主要来源于超声空化。随着强烈的冲击波和速度高于100m/s的微射流，冲击波和微射流的高梯度剪切可在水溶液中产生羟基自由基，相应产生的物理化学效应主要是机械效应(声冲流，冲击波，微射流等)、热效应(局部高温高压，整体升温)、光效应(声致发光)和活化效应(水溶液中产生羟基自由基)，四种效应并非孤立，而是相互作用、相互促进，加快反应进程。
本文综述了近年来超声波在化工领域中主要应用情况，以期促进超声波技术在工程中的研究和应用推广。
超声波强化溶剂萃取主要依赖液体的空化作用，因此任何影响空化效应的参数如超声功率、频率、作用时间、萃取体系的性质等都将影响萃取的效果。超声波应用于萃取过程包括固-液萃取和液-液萃取，它要比常规的采用热处理、机械搅拌或改变压力等方法从整体上改善和强化萃取分离的传质速率和效果，最终影响到样品处理方式的选择。超声波萃取不仅可以强化常规流体对物质的萃取过程，而且可以强化超临界状态下物质的萃取过程，提高得率。在化工过程中应用超声强化萃取的实例有：
(1)用苯等 8种溶剂提取油页岩中的沥青质时，在50kHz、400W的声场作用下提取速率相当于索氏提脂法的24倍；
(2)用氢氧化钠和氯化铵混合溶液浸取含锌17.3%的锌矿样品时，用22kHz、100W的超声可以大大加快浸取速率；
(3)频率20kHz、功率 100W和600W的声场辐照可以提高正已烷提取粉末状除虫菊花中除虫菊酯的速率；
(4)24±2.5kHz、功率120W的超声辐照甲醇提取环境样品中的苯并芘(a)时，有真空升华法无可比拟的提取速率；
(5)18.5kHz、250W的高强度大单头插入式超声场可以提高氰化法浸取黄金的速率；
(6)20kHz的聚能式超声波破碎仪用于提取益母草总碱时提取高于一般回流法所得，并且缩短了提取时间。回流法提取 2h后的提取率为 0.176%，而超声法提取40min后提取率可达0.248%；
(7)用1MHz、0.2W/cm 2的超声辐照 15min，可使应用酸性磷酸萃取剂分离 Mo和W的分相速度加快4～5倍；用20kHz、19W/cm2的聚能式超声波破碎仪可以使Ga的萃取速率提高15倍；
(8)用20kHz、47W的超声辐照，并伴以机械搅拌可使 Ni的萃取速率提高 4～7倍。
目前超声波萃取技术已应用于一些行业的少量样的萃取，大规模生产应用还较少，这主要是与国内用户的使用习惯，操作规程有很大关系。但是随着行业的发展和需求的增加，超声波萃取技术必将占有更加重要的位置。

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