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超聲波分散技術(shù)

更新時(shí)間:2023-02-02      瀏覽次數(shù):1104

一個(gè)相作為粒子狀態(tài),把分散于其他相中的系叫做分散系,把粒子稱為分散質(zhì)或分散相,變?yōu)槊劫|(zhì)的其他相叫做分散媒或者連續(xù)相,這種分散系按分散粒子大小可分為如下三種:宏觀(粗大)分散系、膠質(zhì)分散系、分子分散系。宏觀分散系,分散的粒子直徑在0. 1μm 以上。

一般構(gòu)成分散體系的分散相有氣體、液體、固體,而分散媒也可以是氣體、液體、固體等。其中分散相為液體時(shí),最多的是乳狀液或是叫做乳劑;與之相對(duì)應(yīng)的分散相為固體時(shí),比較多見的叫做懸浮液;分散相為氣體且粒子直徑在0.lμm以下的膠質(zhì)時(shí),被取名叫做泡沫膠體。

功率超聲在液體中為人們廣泛知曉的作用是分散效應(yīng),超聲波在液體里的分散作用,主要依賴液體的超聲空化作用。

影響分散效果的兩個(gè)因素:

  • 超聲波沖擊力,如果提供使用的分散工具與處理液種類已定,則超聲沖擊力由處理液的平均壓力p、液體間隙C及溫度三個(gè)因素決定。

  • 超聲輻射時(shí)間,處理液的流量為Q(cm3),間隙為 c(cm),相對(duì)方向的平板面積為S(cm2),則處理液中的特定粒子穿過這個(gè)空間的平均需要時(shí)間t為: t = cS/Q

要提高超聲波分散效果,必須控制處理液的平均壓力p、間隙c和超聲輻射時(shí)間t三個(gè)要素。

采用超聲波分散,可不需要使用乳化劑,在許多場(chǎng)合超聲波乳化可以得到1μm以下的粒子。這種優(yōu)質(zhì)溶液的生成主要是由于分散工具附近的超聲波強(qiáng)力空化作用所形成的結(jié)果。采用超聲波不用乳化劑就能使石蠟在水中分散,其分散的粒子直徑達(dá)lμm以下。

超聲波分散特點(diǎn)通常是振幅小、加速度大。例如頻率為20kHz,振幅為50μm的加速度為重力加速度的8萬倍。在局部,能集中大功率的超聲波分散裝置已在食品、燃料、新材料、化妝品、涂料等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。

設(shè)備的組成



  1. 超聲波振動(dòng)系統(tǒng),為了獲得大功率,其共振頻率選在15kHz~20KHz左右;

  2. 超聲波發(fā)生器(也稱為超聲波電源),其效率高達(dá)90%,且體積小,重量輕,超聲發(fā)生器與共振系統(tǒng)組成了一個(gè)頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng);

  3. 超聲波分散工具,由鈦合金或不銹鋼制成,具有耐腐蝕性好;振動(dòng)功率傳遞要快;耐酸蝕性要好等特點(diǎn);

  4. 分散容器,當(dāng)超聲波發(fā)生器輸出高頻電壓加于超聲振動(dòng)子,經(jīng)振動(dòng)子變幅桿機(jī)械振幅放大后在分散工具作用下,在容器內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)烈的分散處理。

頻率、顆粒大小之間的關(guān)系

  • 頻率越高,分散的粒子越細(xì);頻率越低,分散的粒子越粗;

  • 從減少噪聲的情況看,頻率高其噪聲??;

  • 功率要求足夠大使產(chǎn)生空化的條件必須滿足。



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