超聲波分散技術(shù)

一個相作為粒子狀態(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，最多的是乳狀液或是叫做乳劑；與之相對應的分散相為固體時，比較多見的叫做懸浮液；分散相為氣體且粒子直徑在0.lμm以下的膠質(zhì)時，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，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及溫度三個因素決定。

• 超聲輻射時間，處理液的流量為Q（cm3），間隙為 c（cm），相對方向的平板面積為S（cm2）,則處理液中的特定粒子穿過這個空間的平均需要時間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和超聲輻射時間t三個要素。

采用超聲波分散，可不需要使用乳化劑，在許多場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lμm以下。

超聲波分散特點通常是振幅小、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、涂料等領域被廣泛地應用。

設備的組成

1. 超聲波振動系統(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)組成了一個頻率自動跟蹤系統(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；振動功率傳遞要快；耐酸蝕性要好等特點；

4. 分散容器，當超聲波發(fā)生器輸出高頻電壓加于超聲振動子，經(jīng)振動子變幅桿機械振幅放大后在分散工具作用下，在容器內(nèi)進行強烈的分散處理。

頻率、顆粒大小之間的關(guān)系：

• 頻率越高，分散的粒子越細;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。