超声波对硫酸钠溶液结晶成核的影响
2011-07-19陈霞,李鸿
天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2011年9期
关键词:界面
陈 霞,李 鸿
(天津大学理学院,天津 300072)
超声空化机制是溶液超声效应的主动力[1],液体中的微小气泡核在声波作用下被激活,在声场的稀疏相和压缩相交替作用的过程中,空化气泡经历振荡、生长、收缩、溃陷等一系列动力学过程[2].特别是在空化气泡的溃陷过程中,产生高温高压、冲击波和微射流对溶液介质造成一系列超声效应.超声空化产生的湍动效应[3]、微扰效应[4]、界面效应[5]、聚能效应[6],综合作用使得传质过程中边界层减薄、传质速率增大,促进结晶过程.
Na2SO4产品主要包括2种品级:芒硝(Na2SO4·10H2O)和无水硫酸钠.芒硝溶解时吸收热量,而无水硫酸钠溶解时放热.硫酸钠的溶解度与温度有着特殊的变化关系,其溶解度先随温度的升高而增加,经过最高位置后,反而随着温度的升高而降低,这是由它的吸热性质所决定的.
对于超声空化的研究始于 1894年,Reyrolds首次观察到空化气泡.文献[7]奠定了超声空化气泡的理论模型.20世纪50年代,Noltingk等[8]建立了空化气泡的运动力学模型,并提出气泡快速闭合时引起“热点”效应.21世纪初,美俄科学家[9]共同发表了“气泡核聚变”实验的报告,使得超声空化研究倍受科学界关注.超声空化效应对溶液结晶过程中的一些基本物性数据[10]、溶解度[11]、介稳区[12]及诱导期[13]数据等都会有所影响,已有众多实验表明,超声波不仅能够显著地促进化学反应的速度和产率,使得一些平常不能进行的化学反应得以进行[14],而且能够极大缩短许多物质结晶诱……
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