超声波在化工中的应用与研究进展

石油学报（石油加工）

２００１年６月ＡｃＴＡＰ盯ＲｏＬＥＩｓＩＮＩｃＡ（ＰＥＴＲｏＬＥｕＭＰＲｏｃＥｓＳＩＮＧｓＢｃＴｌｏＮ）第１７卷第３期

文章■号：ｌ００１—８７１９（２００１）０３—００８６—０９

超声波在化工中的应用与研究进展

李春喜１，宋红艳２，王子镐１

（１．北京化工大学化学工程学院，北京ｌｏ００２９Ｉ２．北京化工大学理学皖，北京１０００２９）

摘要：对近年来超声波技术在化学化工中的应用与研究进展作了比较全面的综述。着重介绍了超声波技术在强化传递过程（包括萃取过程、吸附过程、结晶过程、乳化与破乳、膜过程、电化学过程以及非均相化学反应过程）中的应用。另外还介绍了超声阻垢技术以及超声波在废水处理和纳米材料制备中的应用进晨。超声波与传统化工过程的耦合必将为化学工业带来新的活力和技术进步。

关ｔ词：超声波ｆ声化学；超声空化‘废水处理；纳米材料ｆ过程强化

中圈分类号：ＴＱ０２１．９文献标识码：Ａ

近年来，超声波技术在化学反应强化、化工过程强化、废水处理以及新材料合成等方面的研究十分活跃，并取得了很大进展。声化学是化学研究的前沿领域之一［１￣“，它对各种体系具有广泛的适应性，其应用领域不断被拓展””］。

１超声波工作原理

超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传播。在功率超声作用下，液体会发生空化，每个空化气泡都是一个“热点”，其寿命约为ｏ．１“ｓ，它在爆炸时可产生大约４０００Ｋ和１００ＭＰａ的局部高温高压环境，从而产生出非同寻常的能量效应，井产生速度约１１０ｍ／８的徽射流。微射流作用会在界面之间形成强烈的机械搅拌效应，而且这种效应可以突破层流边界层的限制，从而强化界面问的化学反应过程和传递过程。

超声波在化学和化工过程中的应用，主要利用了超声空化时产生的机械效应和化学效应，但前者主要表现在非均相反应界面的增大，反应界面的更新以及涡流效应产生的传质和传热过程强化．后者主要是由于在空化气泡内的高温分解、化学键断裂、自由基的产生及相关反应。利用机械效应的过程包括萃取、吸附、结晶、乳化与破乳、膜过程、超声阻垢、电化学、非均相化学反应、过滤、悬浮分离、传热以及超声清洗等。利用化学效应的过程主要包括有机物降解、高分子化学反应以及其它自由基反应。实际上，在一个具体过程中往往是两种效应都起作用。

影响超声波效率的因素很多，包括超声波的强度，频率，反应器形式，溶解气体，溶液的温度、表面张力、粘度以及ｐＨ值等。这些因素的影响将在下面的相关问题中进行具体讨论。

２超声波的应用

２．１固液萃取强化

近年来，食品或塑料等固体样品中微量成分的超声萃取已经成为分析化学中的一种常规手段。例如

收藕日期：２０００一０８２８

暮盘理目：国家教量高校骨干教师基金资助课囊（ＪＧ２０００４）

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