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養(yǎng)熊人銀蟲 (初入文壇)
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penfee
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【答案】應(yīng)助回帖
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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(yīng)： 所謂"空化效應(yīng)"是指當(dāng)超聲波這種交變聲壓在液體中傳播時出現(xiàn)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(fù)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(dāng)再壓縮時，氣泡不斷縮小，在此過程中，液 體質(zhì)點的運動是與逐漸減小的氣泡半徑成反比的。因此，當(dāng)半徑趨于零時，質(zhì)量運動速度在理論上應(yīng)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(nèi)的動能就要釋放出來，部分變?yōu)闊崮埽糠肿優(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(shù)千個大氣壓，若超聲頻率 為20KHz，則這種空化作用每秒種進(jìn)行兩萬次。因此超聲波具有強(qiáng)力清洗能力就不難理解了。 這種巨大的壓力是對應(yīng)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(xué)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(zhì)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(yīng)助回帖
★ ★
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(tuán)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(jī)溶劑如丙酮乙醇里，超聲震蕩清洗，并進(jìn)一步回流洗滌，還是可以去除輕度積碳的。 請參考文獻(xiàn)： 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
penfee
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【答案】應(yīng)助回帖
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催化大師(金幣+3): 謝謝指點，歡迎常來催化版討論！ 2011-04-22 08:36:15
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看超聲是否對分子篩催化活性是否有影響，主要是看其是否對分子篩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。 首先，在很多文獻(xiàn)報道中，超聲在分子篩的合成過程中起到老化作用，使得分子篩形貌均一，結(jié)晶度高。反推一下，超聲波對分子篩結(jié)構(gòu)并不產(chǎn)生任何破壞作用。 其次，超聲的空化效應(yīng)能夠有效除去分子篩內(nèi)積碳和物理吸附物種，從而能夠恢復(fù)其催化作用。 所以說，超聲清洗不僅不降低分子篩的催化效果反而可以有效恢復(fù)其催化活性。 |
4樓2011-04-22 01:10:55
jnsdqyl
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5樓2011-04-22 07:55:33
xhtangxh
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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(nèi)的積炭或反應(yīng)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(fù)壓力，將液體分子分開。在膨脹周波中，具有足夠強(qiáng)度的聲波能夠產(chǎn)生空穴。為使產(chǎn)生的空穴能夠存在，膨脹周波產(chǎn)生的負(fù)壓力必須大于液體本身的張力。所需的負(fù)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(chǎn)生足夠的負(fù)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(fù)壓力，然而目前的超聲儀最多只能產(chǎn)生50atm的負(fù)壓力。當(dāng)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(dāng)被空氣充滿的縫隙與負(fù)壓周波接觸時，被降低的壓強(qiáng)就使縫隙中的氣體膨脹直至產(chǎn)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(shù)液體都含有足夠多的這樣的小顆粒和/或氣核來產(chǎn)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(zhuǎn)變的能量。這使得這些氣泡能夠長大，碰撞，破壞氣泡內(nèi)的氣體與氣泡外的液體之間的動力學(xué)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(nèi)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(qiáng)。高強(qiáng)度的超聲波可以使空化泡在負(fù)壓周波內(nèi)迅速長大，從而沒有機(jī)會在正壓周波內(nèi)收縮。因此，在這種情況下空化泡可以在聲波的一個周波內(nèi)迅速長大。對于低強(qiáng)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(nèi)的氣體量與氣泡的表面積有關(guān)，因此，膨脹周波時擴(kuò)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(fù)，在聲波的每一個周期，空化泡略微擴(kuò)大一點。經(jīng)過多個周期，空化泡就逐漸地長大。逐漸長大的空化泡會達(dá)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(qiáng)度的超聲波還是低強(qiáng)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(nèi)爆。內(nèi)爆使空化泡內(nèi)氣體瞬間升溫至5500℃。由于這個空化泡內(nèi)爆往往是不對稱的，液體以約400km/h的速度向內(nèi)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(xué)反應(yīng)提供了獨特的條件�？栈輧�(nèi)的氣體和蒸汽被壓縮產(chǎn)生高熱，使空化泡周圍的液體迅速升溫，并在液體中產(chǎn)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(kuò)散。在空化過程中，升溫和冷卻的速度可高達(dá)10^9℃/s。 空化泡內(nèi)爆過程中產(chǎn)生的高溫、高壓的精確數(shù)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(xué)的潛力的基礎(chǔ)。因此就建立了許多接近空化泡動力學(xué)過程的熱力學(xué)模型，但對于內(nèi)爆最后一個階段的動力學(xué)過程描述都存在困難。其中最為接近的模型給出的結(jié)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(kuò)散的速度太快，空化泡內(nèi)爆過程中所產(chǎn)生的高溫?zé)o法通過一般的溫度計測量。不過可以通過觀察常見的化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速度的變化來量度溫度的高低。更準(zhǔn)確的說，溫度是反應(yīng)速度的負(fù)對數(shù)的倒數(shù)。有研究表明(a)，空化泡內(nèi)爆過程中有兩個不同的溫度區(qū)域：空化泡內(nèi)的氣體溫度高達(dá)5500℃，氣液界面溫度為2100℃。 盡管空化泡內(nèi)爆過程中產(chǎn)生的高溫、高壓無法控制，但可以選擇聲頻、聲強(qiáng)、環(huán)境溫度、靜態(tài)壓強(qiáng)、液體和液體周圍氣體等參數(shù)來控制空化泡內(nèi)爆的強(qiáng)度，從而控制聲化學(xué)反應(yīng)。 聲波流引起的液體中粒子的大幅度運動和空穴作用產(chǎn)生的高剪切力，以及高能超聲可能引起自由基產(chǎn)生，使得超聲輻射在聚合物、無機(jī)材料、非均相催化、納米材料制備等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。(b) 相關(guān)的文獻(xiàn)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
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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(shù)據(jù)也說明不了要討論的問題，有讀懂這篇文章從中找出證據(jù)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(nèi)積碳毫無用處，如果非要說“在有機(jī)溶劑如丙酮乙醇里，超聲震蕩清洗，并進(jìn)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(kuò)散，說白了就是提高效率，僅此而已，而不會破壞孔內(nèi)積炭。 至于前帖說到的“這種巨大的壓力是對應(yīng)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(xué)鍵的能力”，單就聲壓而言的確如此，但在超聲波的空化效應(yīng)中起更關(guān)鍵作用的往往不是聲壓而是能量聚集與釋放，如果你認(rèn)為高強(qiáng)度低頻超聲波產(chǎn)生近乎核爆的條件“還不具備撕裂化學(xué)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
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10樓2011-04-26 13:38:12
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