超聲波脫氣和液體消泡

 超聲波設備可以有效的對液體進行脫氣和消泡處理。在這種情況下，超聲波從液體中去除小的懸浮氣泡，并將溶解氣體的水平降低到自然平衡水平以下。

液體的脫氣和消泡有許多用途，例如：

• 樣品制備粒度測量，避免測量誤差。

• 泵送油和潤滑油脫氣，減少由于空化引起的泵磨損。

• 對液體食品（如果汁、醬油或葡萄酒）進行脫氣，以減少微生物生長并延長保質期。

當超聲波處理液體時，從輻射表面傳播到液體介質的聲波會產生高壓（壓縮）和低壓（稀薄）交替循環，其速率取決于頻率。在低壓循環期間，高強度的超聲波會在液體中產生小的真空氣泡或空隙。大量小氣泡均勻的分布在液體中，產生較多的氣泡表面積。溶解的氣體通過較大的表面積遷移到這些真空（低壓）氣泡中并增加氣泡的尺寸。

聲波支持鄰近氣泡的接觸和合并，從而加速氣泡的生長。聲波也將有助于將氣泡從容器表面脫離，并迫使位于液體表面下方的較小氣泡上升并將夾帶的氣體釋放到環境中。

進行測試

液體的脫氣和消泡過程很容易看到。在新加入自來水的玻璃燒杯中，超聲處理將迫使小的懸浮氣泡聚結并迅速向上移動。您可以在下面的進度圖像中看到此效果。

 原油含有大量懸浮氣泡。特別是在冷卻劑中，這是一個問題，因為氣泡會促進泵和噴嘴內空化的產生，導致磨損。下面的進度圖顯示了超聲波消泡效果。

 即使將水靜置24小時后，超聲波處理也會在清水中產生氣泡。氣體會遷移到氣泡中，這些氣泡充滿溶解的氣體。因此，氣泡會長大并向上移動。在任何半透明的液體中，脫氣效果都是顯而易見的。

由于超聲波改善了小懸浮氣泡向液體表面的上升，因此也減少了氣泡與液體之間的接觸時間。因此，它也限制了氣體從氣泡到液體的再溶解。這對于高粘度液體特別有意義，如油或樹脂。由于氣泡必須移動到液體表面，如果容器很淺，超聲波脫氣效果更好，因此到表面的時間更短。

氣體的影響因素

流體含有一定量的溶解氣體。 氣體濃度取決于諸如溫度，環境壓力，液體攪動等因素。 在恒定條件下，氣體濃度將接近平衡。超聲波脫氣將改變條件，因為液體暴露在低壓氣泡和攪拌下。因此，超聲波會使液體中的氣體濃度降低到原來的平衡水平以下。

當超聲處理停止并且重新建立初始條件時，氣體濃度將再次緩慢地接近初始平衡水平，除非液體不暴露于任何氣體，例如在一個封閉的瓶子中，否則氣體濃度將再次緩慢地接近初始平衡水平。由于氣體在液體中的再溶解速度較慢，所以可以在超聲處理后使用低氣體液體。

乳化和分散脫氣

超聲波脫氣可顯著提高分散體和乳液的質量。

存在的問題

乳液和分散體通常含有表面活性劑以增加穩定性。表面活性劑將抑制分散材料在液相中的接觸和聚結或凝聚。為此，表面活性劑將在每個顆粒周圍形成層。同樣表面活性劑也可以包裹懸浮在液相中的氣泡。這種穩定的氣泡可以證明是非常穩健的。 它會消耗表面活性劑，降低乳液或分散體的質量，并且在測量粒徑時會產生不穩定的讀數。

解決方案

為了減少氣泡穩定的問題，可以通過超聲處理簡單地對液體進行脫氣。在加入分散相（如油或粉末）之，對液體進行超聲波處理，直到產生的氣泡數量減少。混合其他材料時，避免在攪拌時產生新氣泡或渦流，這將迅速增加氣體含量。

檢測二氧化碳

脫氣的效果正被用于含碳酸飲料（如可樂、蘇打水或啤酒）的罐和瓶的泄漏測試。

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