澳门葡京:超声波技术在化工中的应用

2018年5月11日

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  随着超声波技术在更多的领域中获得了广泛的使用,超声波技术的发展态势更加趋于火热,下面是小编搜集整理的一篇探究超声波技术应用的论文范文,供大家阅读参考。

  摘要 超声波技术作为当今时代极为先进的一种应用技术,它通过自身的空化作用、热作用以及机械作用等的有效运行,能够对其所作用的各种对象产生重大的影响,在目前的许多行业中皆可以得到应用。本文主要是从化工工作对于超声波技术的应用角度出发,通过分析超声波技术的相关理论,着重从化学反应、萃取、采油、清洗等几个方面讨论了超声波技术在化工工作中的应用,以求推动超声波技术在更高程度上推动化工行业的进步。

  关键词 超声波技术;化工;应用

  就目前世界各国对于超声波技术的应用状况而言,其应用的领域以及应用程度都在不断地扩展和深入,对世界各个行业的工作都发挥了极大的作用。而化工行业作为我国的一个基础性行业,对于超声波技术的应用也是极为广泛的。本文主要就是着眼于超声波技术在化工行业中的相关应用问题,通过分析超声波技术的含义并以几个方面为例具体展示了它在化工领域中的应用,希望能够对化工工作人员有所帮助。

  1 超声波技术的相关理论分析

  当前时期,随着超声波技术在更多的领域中获得了广泛的使用,超声波技术的发展态势更加趋于火热,研究者们对于超声波技术的研究已经成为一种时代的潮流。具体来讲,超声波就是指声波的频率范围处于20kHz~10MHz之间的这一个波段,超声波技术主要就是应用超声的此种特性而得以发展的,在现实中很多行业的工作都可以实现对于超声波的应用。

  从超声波的分类方面来讲,它主要就包括检测超声以及功率超声两个部分。就检测超声中对于超声波的应用而言,人们一般是将其作为信号来开展使用的,比如雷达、水声以及B超等。而功率超声则是指大功率的超声,人们在使用它进行工作的时候,主要就是利用了它的声能机械作用热作用、化学作用、空化作用以及生物医学作用等,比如超声化学、超声清洗、超声焊接及超声加工和超声悬浮等。而化学行业对于超声波的应用,则主要是倾向于使用超声波中功率超声的空化作用。

  化工领域对于超声波技术中的超声空化作用的应用,主要是通过以下机理来发生作用的。即:超声空化在作用于液体时,会使其内部的空化核产生诸如振动、压缩、膨胀以及崩溃和闭合等的变动,而液体空化核中的气泡进行崩溃时,在空化核周围会形成约5 000℃的高温以及5×107Pa的高压的一个区域,再加上强烈的冲击波以及超过100m/s速度的微射流对此区域产生高梯度的剪切作用,就会将水溶液中的羟基自由基就会被分化出来。在这个变化过程中,机械效应、光效应、热效应及活化效应这四种物理化学反应会呈现出来,通过四种反应相互作用以及相互推动,液体的变化进程会被加速,超声波技术的影响也最终完成。

  总之,超声波技术以其自身所具有的传热以及化学反应等诸多方面的独特的作用,能够通过被应用于超声设备的开发而对各种行业的工作提供便利,在国家的各项事业尤其是化工工作中得到了极大的重视。

  2 超声波技术在化工行业中的应用

  化工行业的工作一般都涉及复杂的物理化学反应,所以超声波技术等高端技术会经常被用到,而超声波技术中的空化作用对化学领域的影响便是这些技术中最不容忽视的一个。本文下面主要是从化学反应、萃取、采油、清洗这四个方面来讨论一下超声空化作用及超声波技术在化工领域中的应用:

  1)超声空化应用于化学反应

  化学领域对于超声空化现象的应用较多的一个方面就是化学反应,超声空化能够为化学领域中的化学反应提供一个优质的反应环境,从而推动反应的进展。首先,空化作用可以推动合成化学反应的发生。超声空化对各种对象尤其是有机金属发挥作用,通过对作用对象进行粉碎以及表面活化等的处理,能够替代合成化学反应中的相转移催化剂的应用,使作用对象表面的催化反应大大加速,从而促进了乳化反应以及均相反应等各种合成反应地实现。其次,超声空化技术还可作用于高聚物化学的聚合及高分子降解的反应、电化学的电流密度的提升,以及分析化学等各个方面,对化工领域的化学反应发挥着极大的作用。目前,超声波技术应用于化学反应,不仅缩短了反应时间还有效地保持了催化剂的活性,已经在诸多的常规合成有机的金属化合物的工作中发挥了效用。

  2)超声空化应用于化学萃取

  除了推动化学反应地实现之外,超声空化现象在化学萃取工作中的应用也是极为广泛的,极大地提升了萃取工作的效率及萃取精度。具体来讲,超声空化在化学萃取中的应用主要是固-液态萃取以及液-液态萃取这两个大的方面,它有效地改善了传统萃取中的萃取速率及萃取效果。首先,超声空化作用在油页岩的沥青质提取工作中,与传统方式一样是使用苯等化学溶剂,而在超声空化的50kHz以及400W的超声场中进行的萃取要比传统萃取的速率高出二十多倍。其次,工作人员使用20kHz以及47W的超声辐照对Ni进行萃取时,能够在机械搅拌的工作地配合下,使其萃取速率提高四到七倍。再者,应用18.5kHz以及250W的超声空化的高强度和大单头的插入式超声场作用于黄金浸取工作,能够极大程度地提升氰化法的浸取速率。当前时期,这种超声萃取的办法已经得到了小幅度的运用,在未来还需要研究人员对其进行进一步地研发。

  3)超声波技术推动采油开展

  目前我国的化工采油工作通常会受到堵塞物的影响,从而使得原油难以顺利进入到井筒中,极大地阻碍了采油工作效率的提升。而使用超声技术来开采石油,则可以有效地解决这些堵塞问题,从而提升原油的产量。而使用超声波技术进行采油的范围,主要使用于以下几个方面。首先就是在钻井工作进行时那些被泥浆过度浸泡而造成污染的油井;其次是被油层严重堵塞而对水和酸等物质反应敏感的油井;再者就是具有较好的油层物性与厚度但出油效率不高的油井,其他的还有因为受到盐垢地垢堵或者是机械杂质地污染而降低了渗透率的油井等。总之,超声技术在采用工作中的应用,极大地提升了采油的工作效率以及原油出油率。

  4)超声波技术应用于清洗工作

  清洗工作是化工行业中不可缺少的一个环节,使用超声波技术进行清洗能够有效地提升清洗地效率以及清洗质量,而且还可以将许多不易清洗的盲孔以及深空和狭缝等清洗干净。具体来讲,超声清洗工作主要应用了低频(约20kHz~50kHz)、高频(约50kHz~200kHz)以及兆赫(约700kHz~1MHz)这三个波段的超声波。低频的超声清洗主要用来清洗大部件或者是清洗件的表面污物,而高频的超声清洗则是精细地清洗微电子的元件,兆赫清洗主要清洗集成电路的芯片以及硅片和薄膜等,这三种清洗方式各司其职,对于化工领域的清洗工作发挥着极大的作用。

  3 结论

  目前,超声技术的研究与应用的热点已经逐步向工业生产的应用这方面转移,尤其是在化工行业领域里发挥了极大的作用,因此,推动超声波技术在化工领域中的应用,必将对我国化工行业发展产生巨大的推动力量。

  参考文献

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