超聲場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量及甘草酸浸取動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、超聲強(qiáng)化化工過(guò)程是超聲化學(xué)的一個(gè)重要應(yīng)用。超聲空化是超聲強(qiáng)化的基礎(chǔ)，聲場(chǎng)強(qiáng)度的大小及分布是聲空化強(qiáng)弱的一個(gè)反映，了解超聲聲場(chǎng)強(qiáng)度的分布規(guī)律對(duì)于研究超聲強(qiáng)化效應(yīng)是十分必要的。本文首先采用鋁箔法直觀的表征了空化現(xiàn)象的存在，并運(yùn)用高速攝影技術(shù)觀測(cè)了探頭下方的空化泡云，空化泡大多集中在探頭輻射表面處，其覆蓋范圍隨著超聲電功率的增大而增大。以純水均相體系為研究對(duì)象，采用量熱法測(cè)量了體系的平均聲場(chǎng)強(qiáng)度大小。結(jié)果表明，相同頻率下，平均聲場(chǎng)強(qiáng)度隨著超聲

2、電功率的增大而增大；相同電功率下，20 kHz下的平均聲場(chǎng)強(qiáng)度高于30 kHz。采用熱探針?lè)?，測(cè)量了燒杯內(nèi)一系列位置處的聲場(chǎng)強(qiáng)度的大小。結(jié)果表明，探頭式超聲設(shè)備的聲場(chǎng)滿足球面波聲場(chǎng)的特性，高聲場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域集中在探頭附近，而遠(yuǎn)離探頭輻射表面處聲場(chǎng)強(qiáng)度較小。將燒杯視為圓柱體，聲場(chǎng)強(qiáng)度沿著軸向和徑向呈指數(shù)形式衰減，且在軸向上具有一定的波動(dòng)性，相鄰兩個(gè)波峰的距離與超聲波的波長(zhǎng)相等。由于軸向上空化云的屏蔽效應(yīng)，聲場(chǎng)強(qiáng)度在軸向的衰減速率大于徑向。相同

3、頻率下，高聲場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域隨著電功率的增大而增大；相同電功率下，同一位置處，20 kHz的聲場(chǎng)強(qiáng)度大于30 kHz。
　　 本研究在純水均相體系的基礎(chǔ)上，考察了甘草-水固液非均相體系的聲場(chǎng)強(qiáng)度規(guī)律。與純水體系相似，相同頻率下，平均聲場(chǎng)強(qiáng)度及高聲場(chǎng)強(qiáng)度的覆蓋區(qū)域隨超聲電功率的增大而增大；相同電功率下，20 kHz下的平均聲場(chǎng)強(qiáng)度大于30 kHz；同一位置處，20 kHz下的聲場(chǎng)強(qiáng)度大于30 kHz。固液體系中聲場(chǎng)強(qiáng)度的衰減速率更快，且

4、波動(dòng)性消失。通過(guò)研究甘草酸浸取過(guò)程發(fā)現(xiàn)：甘草酸提取過(guò)程分兩個(gè)階段，第一階段濃度快速升高；第二階段濃度變化較小。比表面積測(cè)定結(jié)果表明甘草顆粒的比表面積處在一個(gè)相對(duì)較低的水平上，甘草顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)過(guò)程很慢。通過(guò)比較甘草酸的初始浸取速率及最終平衡濃度發(fā)現(xiàn)：與攪拌浸取相比，超聲作用下的平衡濃度及初始浸取速率更大，且20 kHz下優(yōu)于30 kHz；相同頻率下，平衡濃度及初始浸取速率隨著超聲電功率的增大呈波動(dòng)狀態(tài)；溫度升高，平衡濃度及初始浸取速率均