超聲波聲中藥萃取設備
超聲波技術作為一種物理手段和工具,能夠在化學反應的介質中產生一系列接近于極端的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學反應、加快化學反應速度,甚至還可以改變某些化學反應的方向,產生一些令人意想不到的效果和奇跡,這就是聲化學。
大功率超聲波聲化學處理系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波專用驅動電源和反應釜三大部分構成:超聲波振動部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭(發(fā)射頭),用于產生超聲波振動,并將此振動能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉換成機械能,即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運動,振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠,是不能直接使用的。變幅桿按設計需要放大振幅,隔離反應溶液和換能器,同時也起到固定整個超聲波振動系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連,變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭,再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學反應液體中。
超聲波的聲化學促進作用,并非是聲場與反應物分子的直接作用結果,而是源于超聲空化現(xiàn)象??栈梢钥醋魇蔷奂暷艿囊环N形式,能夠在微觀尺度內模擬反應器內的高溫高壓反應,為一般條件下難以實現(xiàn)或不可能實現(xiàn)的催化反應提供了一種非常特殊的物理化學環(huán)境,使得催化反應可以在較溫和的環(huán)境下進行。
超聲波在催化劑的活化、再生和制備中也顯示出獨特的優(yōu)勢。 超聲波催化反應作為一個新興的研究領域已引起業(yè)內工作者越來越濃厚的興趣。
超聲波加速催化反應、提高產率的應用面很廣,主要由:金屬表面上的催化、相轉移催化反應、酶催化反應。
如超聲波在金屬表面上的催化:
超聲波催化反應無論在實驗室還是在工業(yè)生產中均具有首要作用,然而多數(shù)的催化反應需要用貴金屬作為催化劑。超聲場的介入對于激活低活性金屬,降低費用帶來了希望。
在金屬表面上的催化反應中,具影響的是用鎳粉作催化劑的烯烴加氫反應。超聲作用下,該反應可在常溫常壓下進行,其反應活性增大十多萬倍。該發(fā)現(xiàn)因此成為科學技術上的重大突破,而被列入1987年科技大事之一。
最初鎳粉是凹凸狀的結晶,超聲處理后形成了光滑的球形。由于超聲空化引起的沖擊波和微射流激起顆粒之間的相互碰撞,導致鎳粉表面的氧化膜(鈍化膜)被清理,從而形成了一種清潔光滑的顆粒,使鎳粉的活性顯著提高。超聲輻照還可能改變反應路徑,得到不同產物。
超聲波對催化反應的作用:
1. 改善催化劑分散性;
2. 促使溶劑深入到固體內部,產生所謂的夾雜反應;
3. 超聲波空蝕金屬表面,沖擊波導致金屬晶格的變形和內部應變區(qū)的形成,提高金屬的化學反應活性;
4. 分散反應物系;
5. 沖擊波可能破壞反應物結構;
6. 沖擊波和微射流對固體表面有解吸和清洗作用,可清理表面反應產物或中間物及催化劑表面鈍化層;
7. 高溫高壓條件有利于反應物裂解成自由基和二價碳,形成更為活潑的反應物種。
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