近场型声化学反应器中的化学反应

引　言声化学是 2 0世纪 80年代兴起的一门新化学学科[1～ 3] .声化学均相合成[4 ] 、声化学反应机理[5] 、声化学用于水处理[6 ,7] 是当前主要的研究方向 .近年 ,声化学反应的工业化也初露头角[8] ,而工业化所涉及到的一个重要问题是声化学反应器的设计理论 .Ｍａｒｔｉｎ[9] ,Ｈｏｆｆｍａｎｎ[10 ] ,Ｂｅｒｌａｎ[11] ,作者[12～ 15] 等对声化学反应器设计的一般原理进行过论述 .但是 ,直到目前 ,人们对空化泡数量与声化学产额之间定量关系的描述还很缺乏 .本研究采用近场型声化学反应器研究ＫＩ水溶液中的声化学产额与声场中空化泡数量…     

声化学反应器的基础理论

<正>声化学是20世纪80年代新崛起的一门化学学科。1986年6月在英国沃里克大学召开的第一届国际声化学研讨会标志这一新兴化学学科正式步入当代化学学科目录。经过20余年的实验室的基础研究工作,目前,声化学开始走向工业化应用研究。而工业化应用所涉及到的一个最基础的问题就是低能耗,高效率的声化学反应器的设计理论。和常规的化工反应器不同,声化学反应器更加复杂,它至少     

罗丹明B的声化学反应速率研究

选择了水溶液中的罗丹明B的声化学反应为研究体系,探讨了超声频率为19.6 kHz时,罗丹明B声化学反应的速率规律。结果表明,在实验条件下,罗丹明B的声化学反应符合一级反应的动力学规律,反应速率常数随着超声功率的增加而增加,随着操作温度、罗丹明B的初始浓度和pH值的增加而减小,当罗丹明B的初始浓度为0.01 mmol/L,操作温度为35℃,超声功率为230 W,pH值从1.9变化到11.7时,其声化学反应速率常数从0.21 min-1变化到4.39×10-2min-1;曝气也能影响罗丹明B的声化学反应速率常数。     

声化学反应器设计的几个理论问题

论述了声化学反应器理论中关键的几个问题,主要涉及空化效应动力学,和描述这一动力学过程的Noltingk-Napprias方程的修正,和修正以后的方程如何描述声场施加随机微扰以后增加空化效应。同时开放式声化学反应器中的声化学反应动力学过程,以及窄脉冲声场空化峰效应对提高声化学反应的作用也被祥细做了论述。     

亚甲蓝的声化学反应速率研究

选择了水溶液中亚甲蓝的声化学反应为研究体系,探讨了超声频率为19．6kHz时,亚甲蓝声化学反应的速率规律。实验结果表明,在实验条件下,亚甲蓝的声化学反应符合一级反应的动力学规律。亚甲蓝声化学反应速率常数随着超声功率的增加而增加,随着操作温度、亚甲蓝的初始浓度的增加而减小,催化剂Fe^2＋能增加亚甲蓝的声化学反应速率常数。pH值和曝气也能影响其声化学反应速率常数。     

窄脉冲声场中空化峰对声化学反应器设计的作用

用声致发光在声强<0.5W/cm2时记录到脉冲声场中脉冲占空比为1∶1,脉冲宽度为300～400μs时空化效应出现峰值,即出现空化峰。这一效应对于在低声强(<0.7W/cm2)下引发声化学反应和降低声化学反应的声能耗有意义     

矩形声化学反应器空化场分布的研究

文章研究了分析反应器尺寸及液体深度对矩形声化学反应器空化场分布的影响。在刚性边界条件下,理论分析得出了纵向声压分布公式。用MATLAB仿真分析了纵向声压分布情况,并用染色法进行了实验验证。结果表明:声场中声压有多种简正声波和高次同相振动叠加而成。近场区总声压幅值以高次同相振动为主,声压幅值随液体深度的增大而迅速衰减;远场区则以简正声波为主,声压幅值随液体深度的增大而起伏变化。当满足一定条件时,在槽体可发生长度共振。     

圆球型声化学反应器内声场的数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD商业软件-FLUENT,以多相流模型中的混合物模型(Mixture)为基础,并耦合空化模型,对自主开发研制的圆球型超声化学反应器内空化场进行了数值模拟。反应器内空化场为液态水和空化汽泡二相流动问题,研究了空化模型参数的影响,对数值模拟的结果包括超声振动时的压力场、气含率场的分布进行了分析讨论,并与声压测量实验及铝箔空蚀实验结果比较,实验数据和模拟结果基本吻合。空化模型中,不可压缩气体的质量分数越大,水中O点处的气含率越高,压强波动幅度越小;水的饱和蒸汽压越高,O点处的气含量越大,且波动幅度越大,但压强幅值变化程度越小。本项研究表明CFD技术的应用对于超声声场分析具有重要的参考价值,对声化学反应器设计理论的发展具有指导意义。     

超临界流体中化学反应的研究进展

介绍了超临界流体中化学反应的特点及基础理论研究，简要评述了超临界流体作为反应介质的酶催化反应、超临界水氧化反应、金属有机反应和超临界流体作为反应原料的超临界CO2、超临界CO加氢反应。     

声化工设备研究进展

鉴于声化学在许多化学化工领域展示了广阔的应用前景，声化工设备的研制也正成为研究热点，本文对近年来国际上开发的各类声化工设备作了综合性介绍。     

平行与交叉双声束声场中的声化学反应研究

给描述超声空化效应动力学过程的Noltingk-Napprias方程增加了一个表征外界随机微扰的修正项,通过对这个方程的解发现,声场施加微扰后,可使空化的空化泡数量增加。在此理论基础上,设想采用交叉双声束声场实现对声场施加微扰。实验结果证实,采用交叉双声束声场后声场中的声化学产额(分别以溶液pH值改变,电导率改变表征)较平行双声束声场增加约11%~13%不等。这一结果对于声化学反应器提高声化学产额有意义。     

声化学法除垢研究

讨论了超声技术在工业除水垢方面的作用，研究比较了有超声和无超声作用时，一些除垢剂的除垢效果。研究表明加超声比不加超声其除垢效果约提高２～８倍。     

声化学研究的现状与发展

８０年代声化学作为一门边缘学科兴起,随即对其他诸多学科领域产生了广泛的影响。文章综合介绍了声化学作用成因,国内外应用研究现状及其发展前景。     

声化学反应机理研究

声化学是指利用超声波加速化学反应或启动新的反应通道,以提高化学反应产率或获得新的化学反应产物的一门交叉学科[1]。自从美国学者Richards和Loomis[2]首次发表了超声波的化学效应以来,人们对超声波在化学反应上的应用表现出极大的兴趣。20世纪80年代,由于大功率超声设备的不     

超临界流体中的化学反应

超临界流体中的化学反应可分为两大类 ,即超临界流体作为反应介质的反应和超临界流体作为反应原料的反应 ,分别介绍了其研究进展 ,着重介绍了第一类反应中的酶催化反应、超临界水氧化、高分子合成     

含水原油破乳脱水的声化学法研究

本文介绍了用声化学法对含水原油破乳脱水的实验装置、原理及方法，并分析了实验结果。     

声化学技术

声化学是一门新兴的交叉学科,主要指利用超生来加速化学反应或触发新的反应通道,以提高化学反应产率或获取新的化学反应产物。生化学反应不是来自声波与物质分子的直接相互作用,因为在液体中常用的声波波长为10cm-0．015cm（对应频率15kHz。10MHz）,远远大于分子尺度。声化学反应主要源于声空化液体中空腔的形成、震荡、生长、收缩、直至崩溃,机器引发的物理和化学变化。     

化学反应速率常数单位的改进

在化学动力学教学和科研中,经常涉及到反应速率常数,且要强调各级速率常数的单位。所以在学习和研究中,速率常数的使用,不是十分方便。而标准平衡常数的定义,克服了经验平衡常数单位难以统一的缺点,简化了化学平衡的相关研究和计算。参照标准平衡常数的表达方式,将各级化学反应速率常数的单位统一于mol·dm-3·min-1。     

声化学反应器设计研究进展

论述声化学反应器的研究进展及设计的基本原理,包括反应器采用的超声换能器的端面面积、输出声强、ＣＳＴＲ和ＰＦＴ模型下两种反应器中物料衡算方程,增加声化学反应器中声化学产额的空化效应动力学途径以及换能器与反应溶液之间的电 声耦合关系     

超声强化超临界流体萃取机理的研究

从实验和理论上对超声强化超临界流体萃取的机理进行了研究。采用自行设计的内插式超声强化超临界流体萃取装置,运用数码显微成像系统和透射电镜观察了有、无超声作用下超临界流体萃取中空化测试材料和海藻细胞微观结构的前后变化,分析了超声对超临界流体萃取海藻中二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）的传质和萃取率的影响,并根据声化学原理对超临界流体中附加超声场时能否产生空化现象进行了探讨。实验结果发现超声对超临界二氧化碳流体中的空化材料和海藻细胞壁不产生破坏作用,不会产生声空化效应,但提高了海藻中EPA和DHA的萃取传质效果。其实验结果与理论推导相一致。结果表明：超声强化超临界流体萃取的机理不是源于超声空化,而是超声在微环境内产生的机械波动效应和热效应。