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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 催化 » 催化劑制備 » 催化劑用超聲洗后會不會有什么變化
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養(yǎng)熊人銀蟲 (初入文壇)
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[求助]
催化劑用超聲洗后會不會有什么變化
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| 我想請教一下 分子篩用乙醇超聲洗會對催化效果有影響嗎 |
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penfee
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【答案】應助回帖
★ ★ ★ ★ ★
催化大師(金幣+5): 謝謝指點，歡迎常來催化版討論！ 2011-04-22 08:36:34
催化大師(金幣+5): 謝謝指點，歡迎常來催化版討論！ 2011-04-22 08:36:34
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這個我同意。我們不妨先了解一下超聲清洗的所謂空化效應： 所謂"空化效應"是指當超聲波這種交變聲壓在液體中傳播時出現稀疏密集狀態(tài)。在密集狀態(tài)時，液體受到正壓力（約幾個大氣壓），而在稀疏狀態(tài)時，液體受 到拉力即負壓力，一般液體中都有含有一定的氣體，在稀疏狀態(tài)時氣泡增長，并吸收更多的液體中分解出來的氣體；而當再壓縮時，氣泡不斷縮小，在此過程中，液 體質點的運動是與逐漸減小的氣泡半徑成反比的。因此，當半徑趨于零時，質量運動速度在理論上應趨于無窮大。如果這一快速運動在氣泡閉合時突然停止，則集中 在微小容積內的動能就要釋放出來，部分變?yōu)闊崮�，部分變�(yōu)閴嚎s能。此時，從閉合泡的中心向外傳播一個球形沖擊波。在這一點壓力有數千個大氣壓，若超聲頻率 為20KHz，則這種空化作用每秒種進行兩萬次。因此超聲波具有強力清洗能力就不難理解了。 這種巨大的壓力是對應在一點（空化核）的壓力，通過沖擊波輸出能量時，而這種能量還不具備撕裂化學鍵的能力，例如：20kHz，2W／cm2的超聲波在清洗液中傳播時，它將引起質點的振動，位移幅度1．32lLm，速度0． 16m／s，加速度為2．04X104m／sz，聲壓為1．45X105Pa。 個人整理資料，望參考 |
6樓2011-04-22 08:33:55
penfee
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【答案】應助回帖
★ ★
dy322112(金幣+2): 多謝積極參與討論！ 2011-04-26 12:29:01
dy322112(金幣+2): 多謝積極參與討論！ 2011-04-26 12:29:01
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超聲對顆粒的粉碎僅局限于團聚狀態(tài)，而對于分子篩骨架沒有影響。 對于積碳，可以這樣說超聲洗滌有助于清除積碳。在有機溶劑如丙酮乙醇里，超聲震蕩清洗，并進一步回流洗滌，還是可以去除輕度積碳的。 請參考文獻： http://61.185.219.126:88/qikan/manage/wenzhang/gych02696.pdf |
8樓2011-04-22 13:10:01
xuleilei08
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2樓2011-04-21 21:55:36
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3樓2011-04-22 00:22:03
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4樓2011-04-22 01:10:55
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5樓2011-04-22 07:55:33
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【答案】應助回帖
養(yǎng)熊人(金幣+20): 2011-04-25 22:30:32
zhangwengui330(C-EPI+1): 歡迎參與討論�。� 2011-04-26 19:07:15
zhangwengui330(C-EPI+1): 歡迎參與討論�。� 2011-04-26 19:07:15
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這個我不完全同意。 超聲波對分子篩顆粒有破碎作用，可以清潔外表面，但對孔道內的積炭或反應基本沒有影響。 超聲波和所有其它聲波一樣，包括壓縮和膨脹兩個周波。壓縮周波對液體施加正壓力，把液體分子都推到一起；而膨脹周波對液體施加負壓力，將液體分子分開。在膨脹周波中，具有足夠強度的聲波能夠產生空穴。為使產生的空穴能夠存在，膨脹周波產生的負壓力必須大于液體本身的張力。所需的負壓力大小取決于液體的種類和純度。對于純度很高的液體，迄今為止尚未有超聲儀可以產生足夠的負壓力抵抗液體本身的張力以保證空穴的存在。比如說，在純水中需要大于1000atm的負壓力，然而目前的超聲儀最多只能產生50atm的負壓力。當液體中有固體小顆粒存在時，空氣就能被顆粒的縫隙所捕獲，因此使液體的張力減小。當被空氣充滿的縫隙與負壓周波接觸時，被降低的壓強就使縫隙中的氣體膨脹直至產生液體中的小氣泡。另一方面，液體也能溶解部分空氣，形成所謂的氣核。大多數液體都含有足夠多的這樣的小顆粒和/或氣核來產生空化泡。 液體中的氣泡其本身是不穩(wěn)定的。如果氣泡很大，它會在液體中漂動并最終在液體表面破裂；如果氣泡很小，它會重新溶于液體中。不過，在超聲輻射下的氣泡，不斷地吸收聲波壓縮和膨脹周波交互轉變的能量。這使得這些氣泡能夠長大，碰撞，破壞氣泡內的氣體與氣泡外的液體之間的動力學平衡。一般而言，氣泡的平均尺寸會增大。不過在有些情況下，超聲波可以維持液體內的氣泡在一定的尺寸振蕩。 空化泡的增長取決于超聲波的聲強。高強度的超聲波可以使空化泡在負壓周波內迅速長大，從而沒有機會在正壓周波內收縮。因此，在這種情況下空化泡可以在聲波的一個周波內迅速長大。對于低強度的超聲波，空化泡的尺寸隨著壓縮和膨脹兩個周波振蕩。而在膨脹周波時的空化泡表面積略大于壓縮周波時。由于空化泡內的氣體量與氣泡的表面積有關，因此，膨脹周波時擴散入空化泡的氣體量略大于壓縮周波時被擠出的氣體量。如此反復，在聲波的每一個周期，空化泡略微擴大一點。經過多個周期，空化泡就逐漸地長大。逐漸長大的空化泡會達到一個臨界尺寸使得它能最大限度的吸收超聲能。臨界尺寸的大小取決于超聲波的頻率。在20kHz時，空化泡的臨界尺寸是170微米。 無論是高強度的超聲波還是低強度的超聲波，空化泡快速增長后就不能有效吸收超聲能。沒有這部分能量空化泡就不能維持其自身的存在。隨之就是液體涌入，空化泡內爆。內爆使空化泡內氣體瞬間升溫至5500℃。由于這個空化泡內爆往往是不對稱的，液體以約400km/h的速度向內噴射。這樣的高溫和高速噴射在溶液中某個局部形成了一個特殊的環(huán)境，為化學反應提供了獨特的條件�？栈輧鹊臍怏w和蒸汽被壓縮產生高熱，使空化泡周圍的液體迅速升溫，并在液體中產生許多這樣的局部熱點。即使熱點的溫度極其高，由于熱點非常的小，熱量迅速擴散。在空化過程中，升溫和冷卻的速度可高達10^9℃/s。 空化泡內爆過程中產生的高溫、高壓的精確數值無法通過理論計算也不能從實驗中測得。然而這兩個量又是描述超聲化學的潛力的基礎。因此就建立了許多接近空化泡動力學過程的熱力學模型，但對于內爆最后一個階段的動力學過程描述都存在困難。其中最為接近的模型給出的結果是：幾千度的高溫，幾百到幾千大氣壓的高壓，升溫速度小于一微秒。 因為熱量擴散的速度太快，空化泡內爆過程中所產生的高溫無法通過一般的溫度計測量。不過可以通過觀察常見的化學反應反應速度的變化來量度溫度的高低。更準確的說，溫度是反應速度的負對數的倒數。有研究表明(a)，空化泡內爆過程中有兩個不同的溫度區(qū)域：空化泡內的氣體溫度高達5500℃，氣液界面溫度為2100℃。 盡管空化泡內爆過程中產生的高溫、高壓無法控制，但可以選擇聲頻、聲強、環(huán)境溫度、靜態(tài)壓強、液體和液體周圍氣體等參數來控制空化泡內爆的強度，從而控制聲化學反應。 聲波流引起的液體中粒子的大幅度運動和空穴作用產生的高剪切力，以及高能超聲可能引起自由基產生，使得超聲輻射在聚合物、無機材料、非均相催化、納米材料制備等領域均有廣泛的應用。(b) 相關的文獻可以參考：(a)Suslick K S. The Chemical Effects of Ultrasound, Sci. Amer., 1989, 2:80~86; (b)Suslick K S, Price G J. Applications of Ultrasound to Materials Chemistry, Annu. Rev. Mater. Sci., 1999, 29: 295~326. |
7樓2011-04-22 10:51:37
xhtangxh
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★ ★
dy322112(金幣+2): 貌似討論有點激烈。。。 2011-04-26 12:30:47
dy322112(金幣+2): 貌似討論有點激烈。。。 2011-04-26 12:30:47
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你自己的paper就不要show off了吧，省得別人以為你是在王婆賣瓜，一來發(fā)表的刊物just so so...，二來那點數據也說明不了要討論的問題，有讀懂這篇文章從中找出證據的功夫還不如到更專業(yè)些的Ultrasonics或Ultrason Sonochem上找?guī)灼獙β返摹?br /> 微孔分子篩上的積碳，超聲洗滌只能清除外表面部分，對孔內積碳毫無用處，如果非要說“在有機溶劑如丙酮乙醇里，超聲震蕩清洗，并進一步回流洗滌，還是可以去除輕度積碳”，那也只是超聲波加速了溶解在溶劑中的所謂積碳的外擴散，說白了就是提高效率，僅此而已，而不會破壞孔內積炭。 至于前帖說到的“這種巨大的壓力是對應在一點（空化核）的壓力，通過沖擊波輸出能量時，而這種能量還不具備撕裂化學鍵的能力”，單就聲壓而言的確如此，但在超聲波的空化效應中起更關鍵作用的往往不是聲壓而是能量聚集與釋放，如果你認為高強度低頻超聲波產生近乎核爆的條件“還不具備撕裂化學鍵的能力”，那看來研究超聲降解高分子聚合物的那些papers該是垃圾了。 |
9樓2011-04-26 11:48:58
penfee
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10樓2011-04-26 13:38:12
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