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超声波在水中的空化效应增强微气泡案例

分类:行业动态 254

早在2010年,Kaijo Corporation (US 7,726,325) 公司获得了一项关于对液体进行有效和快速“脱气”的专利。简单来说,这一过程涉及到了使液体以足够速度流经一个限流点(例如管道收窄处),利用这一限流点导致下游液体稀薄(伯努利原理)进而产生负压,再利用这种负压将溶解的气体从液体中除去。 如此提取出的气体形成足够大小的气泡,使其受到充分浮力而上升至液体表面,不再被重新吸收进入液体。

超声波空化

 

这一理念引起超声波清洗行业的浓厚兴趣,因为溶解在液体中的气体对于超声波空化有不利影响。一般情况下,超声波处理水箱中的新鲜液体在使用之前会先“脱气”,以实现最佳空化效果。根据水箱大小不同和包括温度和化学药剂等因素的影响,脱气过程可能耗时几分钟到数小时,通常也会利用超声波能量来加快这一过程。另外,添加化学药剂能够显著且肉眼可见地加快液体的除气速度。 使用新工艺的必然优势是,能够将液体先脱气再输送至工艺水箱,从而显著降低甚至消除使用常规方法进行后续脱气的需要。这有可能在水箱显著减少水箱重新注水时间。这种设备设计也可用于闭环系统中,在长期使用期间能够将液体中的溶解气体维持在较低水平。

就像人们在听说新理念之后的反应那样,超声波行业内的企业(包括 Kaijo)开始利用这一理念来验证其效果,并寻找能够在更大范围内以其它方式利用这一理念的可能性。很快人们便发现这种设备在(通过逆向渗透和去离子处理得到的)超纯水中对空化效果具有非常好的增强作用。这一发现令人非常惊讶,原因是,首先,采用这种方式处理后的水之中所含的溶解气体通常非常少,其次,对逆向渗透/去离子处理后的水进行空化所面临的困难通常是因为缺乏形成空化气泡所需的成核位点或“种子”,而不是因为有溶解气体的存在。

这真是一个令人惊讶的结果! 考虑到这种新的脱气设备不仅能够生成具有足够大小从而能够上浮至液体表面(这正是发明该设备的主要目的)的气泡,还能够生成大量的保持悬浮于液体之中的较小气泡(微气泡)。那么这些微气泡是否能充当空化气泡生成和成长所需的位点呢? 这个问题的答案很可能是肯定的。

小气泡和微小气泡似乎确实能够担当空化气泡的成长所需的成核位点。另一个比较广泛的观点是微气泡需要准确具备“正确”大小才能够担当成核位点。但这种观点在实验室试验结果并不一致。 事实上,人们发现向更大体积的水中加入少量利用此设备处理过的水,能够增强整个水体中的空化和内爆效应。

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