超聲波分散技術(shù)

一個(gè)相作為粒子狀態(tài)，把分散于其他相中的系叫做分散系，把粒子稱為分散質(zhì)或分散相，變?yōu)槊劫|(zhì)的其他相叫做分散媒或者連續(xù)相，這種分散系按分散粒子大小可分為如下三種：宏觀(粗大)分散系、膠質(zhì)分散系、分子分散系。宏觀分散系，分散的粒子直徑在0. 1μm 以上。

一般構(gòu)成分散體系的分散相有氣體、液體、固體，而分散媒也可以是氣體、液體、固體等。其中分散相為液體時(shí)，最多的是乳狀液或是叫做乳劑；與之相對(duì)應(yīng)的分散相為固體時(shí)，比較多見(jiàn)的叫做懸浮液；分散相為氣體且粒子直徑在0.lμm以下的膠質(zhì)時(shí)，被取名叫做泡沫膠體。

功率超聲在液體中為人們廣泛知曉的作用是分散效應(yīng)，超聲波在液體里的分散作用，主要依賴液體的超聲空化作用。

影響分散效果的兩個(gè)因素：

• 超聲波沖擊力，如果提供使用的分散工具與處理液種類已定，則超聲沖擊力由處理液的平均壓力p、液體間隙C及溫度三個(gè)因素決定。

• 超聲輻射時(shí)間，處理液的流量為Q（cm3），間隙為 c（cm），相對(duì)方向的平板面積為S（cm2）,則處理液中的特定粒子穿過(guò)這個(gè)空間的平均需要時(shí)間t為: t = cS/Q

要提高超聲波分散效果，必須控制處理液的平均壓力p、間隙c和超聲輻射時(shí)間t三個(gè)要素。

采用超聲波分散，可不需要使用乳化劑，在許多場(chǎng)合超聲波乳化可以得到1μm以下的粒子。這種優(yōu)質(zhì)溶液的生成主要是由于分散工具附近的超聲波強(qiáng)力空化作用所形成的結(jié)果。采用超聲波不用乳化劑就能使石蠟在水中分散，其分散的粒子直徑達(dá)lμm以下。

超聲波分散特點(diǎn)通常是振幅小、加速度大。例如頻率為20kHz,振幅為50μm的加速度為重力加速度的8萬(wàn)倍。在局部，能集中大功率的超聲波分散裝置已在食品、燃料、新材料、化妝品、涂料等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。

設(shè)備的組成

1. 超聲波振動(dòng)系統(tǒng)，為了獲得大功率，其共振頻率選在15kHz~20KHz左右；

2. 超聲波發(fā)生器（也稱為超聲波電源），其效率高達(dá)90%，且體積小，重量輕，超聲發(fā)生器與共振系統(tǒng)組成了一個(gè)頻率自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)；

3. 超聲波分散工具，由鈦合金或不銹鋼制成，具有耐腐蝕性好；振動(dòng)功率傳遞要快；耐酸蝕性要好等特點(diǎn)；

4. 分散容器，當(dāng)超聲波發(fā)生器輸出高頻電壓加于超聲振動(dòng)子，經(jīng)振動(dòng)子變幅桿機(jī)械振幅放大后在分散工具作用下，在容器內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)烈的分散處理。

頻率、顆粒大小之間的關(guān)系：

• 頻率越高，分散的粒子越細(xì);頻率越低，分散的粒子越粗;

• 從減少噪聲的情況看，頻率高其噪聲小；

• 功率要求足夠大使產(chǎn)生空化的條件必須滿足。