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催化剂用超声洗后会不会有什么变化
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| 我想请教一下 分子筛用乙醇超声洗会对催化效果有影响吗 |
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penfee
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【答案】应助回帖
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催化大师(金币+5): 谢谢指点，欢迎常来催化版讨论！ 2011-04-22 08:36:34
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这个我同意。我们不妨先了解一下超声清洗的所谓空化效应： 所谓"空化效应"是指当超声波这种交变声压在液体中传播时出现稀疏密集状态。在密集状态时，液体受到正压力（约几个大气压），而在稀疏状态时，液体受 到拉力即负压力，一般液体中都有含有一定的气体，在稀疏状态时气泡增长，并吸收更多的液体中分解出来的气体；而当再压缩时，气泡不断缩小，在此过程中，液 体质点的运动是与逐渐减小的气泡半径成反比的。因此，当半径趋于零时，质量运动速度在理论上应趋于无穷大。如果这一快速运动在气泡闭合时突然停止，则集中 在微小容积内的动能就要释放出来，部分变为热能，部分变为压缩能。此时，从闭合泡的中心向外传播一个球形冲击波。在这一点压力有数千个大气压，若超声频率 为20KHz，则这种空化作用每秒种进行两万次。因此超声波具有强力清洗能力就不难理解了。 这种巨大的压力是对应在一点（空化核）的压力，通过冲击波输出能量时，而这种能量还不具备撕裂化学键的能力，例如：20kHz，2W／cm2的超声波在清洗液中传播时，它将引起质点的振动，位移幅度1．32lLm，速度0． 16m／s，加速度为2．04X104m／sz，声压为1．45X105Pa。 个人整理资料，望参考 |
6楼2011-04-22 08:33:55
penfee
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【答案】应助回帖
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dy322112(金币+2): 多谢积极参与讨论！ 2011-04-26 12:29:01
dy322112(金币+2): 多谢积极参与讨论！ 2011-04-26 12:29:01
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超声对颗粒的粉碎仅局限于团聚状态，而对于分子筛骨架没有影响。 对于积碳，可以这样说超声洗涤有助于清除积碳。在有机溶剂如丙酮乙醇里，超声震荡清洗，并进一步回流洗涤，还是可以去除轻度积碳的。 请参考文献： http://61.185.219.126:88/qikan/manage/wenzhang/gych02696.pdf |
8楼2011-04-22 13:10:01
xuleilei08
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2楼2011-04-21 21:55:36
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3楼2011-04-22 00:22:03
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4楼2011-04-22 01:10:55
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5楼2011-04-22 07:55:33
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养熊人(金币+20): 2011-04-25 22:30:32
zhangwengui330(C-EPI+1): 欢迎参与讨论！！ 2011-04-26 19:07:15
zhangwengui330(C-EPI+1): 欢迎参与讨论！！ 2011-04-26 19:07:15
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这个我不完全同意。 超声波对分子筛颗粒有破碎作用，可以清洁外表面，但对孔道内的积炭或反应基本没有影响。 超声波和所有其它声波一样，包括压缩和膨胀两个周波。压缩周波对液体施加正压力，把液体分子都推到一起；而膨胀周波对液体施加负压力，将液体分子分开。在膨胀周波中，具有足够强度的声波能够产生空穴。为使产生的空穴能够存在，膨胀周波产生的负压力必须大于液体本身的张力。所需的负压力大小取决于液体的种类和纯度。对于纯度很高的液体，迄今为止尚未有超声仪可以产生足够的负压力抵抗液体本身的张力以保证空穴的存在。比如说，在纯水中需要大于1000atm的负压力，然而目前的超声仪最多只能产生50atm的负压力。当液体中有固体小颗粒存在时，空气就能被颗粒的缝隙所捕获，因此使液体的张力减小。当被空气充满的缝隙与负压周波接触时，被降低的压强就使缝隙中的气体膨胀直至产生液体中的小气泡。另一方面，液体也能溶解部分空气，形成所谓的气核。大多数液体都含有足够多的这样的小颗粒和/或气核来产生空化泡。 液体中的气泡其本身是不稳定的。如果气泡很大，它会在液体中漂动并最终在液体表面破裂；如果气泡很小，它会重新溶于液体中。不过，在超声辐射下的气泡，不断地吸收声波压缩和膨胀周波交互转变的能量。这使得这些气泡能够长大，碰撞，破坏气泡内的气体与气泡外的液体之间的动力学平衡。一般而言，气泡的平均尺寸会增大。不过在有些情况下，超声波可以维持液体内的气泡在一定的尺寸振荡。 空化泡的增长取决于超声波的声强。高强度的超声波可以使空化泡在负压周波内迅速长大，从而没有机会在正压周波内收缩。因此，在这种情况下空化泡可以在声波的一个周波内迅速长大。对于低强度的超声波，空化泡的尺寸随着压缩和膨胀两个周波振荡。而在膨胀周波时的空化泡表面积略大于压缩周波时。由于空化泡内的气体量与气泡的表面积有关，因此，膨胀周波时扩散入空化泡的气体量略大于压缩周波时被挤出的气体量。如此反复，在声波的每一个周期，空化泡略微扩大一点。经过多个周期，空化泡就逐渐地长大。逐渐长大的空化泡会达到一个临界尺寸使得它能最大限度的吸收超声能。临界尺寸的大小取决于超声波的频率。在20kHz时，空化泡的临界尺寸是170微米。 无论是高强度的超声波还是低强度的超声波，空化泡快速增长后就不能有效吸收超声能。没有这部分能量空化泡就不能维持其自身的存在。随之就是液体涌入，空化泡内爆。内爆使空化泡内气体瞬间升温至5500℃。由于这个空化泡内爆往往是不对称的，液体以约400km/h的速度向内喷射。这样的高温和高速喷射在溶液中某个局部形成了一个特殊的环境，为化学反应提供了独特的条件。空化泡内的气体和蒸汽被压缩产生高热，使空化泡周围的液体迅速升温，并在液体中产生许多这样的局部热点。即使热点的温度极其高，由于热点非常的小，热量迅速扩散。在空化过程中，升温和冷却的速度可高达10^9℃/s。 空化泡内爆过程中产生的高温、高压的精确数值无法通过理论计算也不能从实验中测得。然而这两个量又是描述超声化学的潜力的基础。因此就建立了许多接近空化泡动力学过程的热力学模型，但对于内爆最后一个阶段的动力学过程描述都存在困难。其中最为接近的模型给出的结果是：几千度的高温，几百到几千大气压的高压，升温速度小于一微秒。 因为热量扩散的速度太快，空化泡内爆过程中所产生的高温无法通过一般的温度计测量。不过可以通过观察常见的化学反应反应速度的变化来量度温度的高低。更准确的说，温度是反应速度的负对数的倒数。有研究表明(a)，空化泡内爆过程中有两个不同的温度区域：空化泡内的气体温度高达5500℃，气液界面温度为2100℃。 尽管空化泡内爆过程中产生的高温、高压无法控制，但可以选择声频、声强、环境温度、静态压强、液体和液体周围气体等参数来控制空化泡内爆的强度，从而控制声化学反应。 声波流引起的液体中粒子的大幅度运动和空穴作用产生的高剪切力，以及高能超声可能引起自由基产生，使得超声辐射在聚合物、无机材料、非均相催化、纳米材料制备等领域均有广泛的应用。(b) 相关的文献可以参考：(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楼2011-04-22 10:51:37
xhtangxh
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dy322112(金币+2): 貌似讨论有点激烈。。。 2011-04-26 12:30:47
dy322112(金币+2): 貌似讨论有点激烈。。。 2011-04-26 12:30:47
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你自己的paper就不要show off了吧，省得别人以为你是在王婆卖瓜，一来发表的刊物just so so...，二来那点数据也说明不了要讨论的问题，有读懂这篇文章从中找出证据的功夫还不如到更专业些的Ultrasonics或Ultrason Sonochem上找几篇对路的。 微孔分子筛上的积碳，超声洗涤只能清除外表面部分，对孔内积碳毫无用处，如果非要说“在有机溶剂如丙酮乙醇里，超声震荡清洗，并进一步回流洗涤，还是可以去除轻度积碳”，那也只是超声波加速了溶解在溶剂中的所谓积碳的外扩散，说白了就是提高效率，仅此而已，而不会破坏孔内积炭。 至于前帖说到的“这种巨大的压力是对应在一点（空化核）的压力，通过冲击波输出能量时，而这种能量还不具备撕裂化学键的能力”，单就声压而言的确如此，但在超声波的空化效应中起更关键作用的往往不是声压而是能量聚集与释放，如果你认为高强度低频超声波产生近乎核爆的条件“还不具备撕裂化学键的能力”，那看来研究超声降解高分子聚合物的那些papers该是垃圾了。 |
9楼2011-04-26 11:48:58
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10楼2011-04-26 13:38:12