空化工艺在化学和清洗过程中的应用制造技术

空化现象经常利用机械装置用于催化化学反应或用于清洗目的。本发明专利技术描述了一个非常简单的工艺，利用一个振动台产生空化现象，通过垂直振动产生一种“水锤”导致非常明显的空化现象。给出了该工艺在工业应用的一个简单例子——纤维素通过硫酸分解为葡萄糖。

【技术实现步骤摘要】
空化工艺在化学和清洗过程中的应用
本专利技术的领域属于一般的空化现象清洗和声化学领域。
技术介绍
在化学领域中，声化学的研究关注的是声波和波的性质对化学体系影响的理解。 超声波对化学体系的影响并非来自与分子种类的直接交互作用。研究表明，没有声学领域 与化学物种在分子水平的直接耦合可以占领声化学或声致发光。相反，声化学起源于声波 的空化现象其形成、生长以及液体中气泡的内爆塌陷。这可以在这些现象中得到证明，例 如超声波、超声波降解、声致发光和声波的空化现象。经过高强度声音或超声波的辐射，声 波的空化现象经常发生。空化现象——其形成、生长以及声辐射气泡的内爆塌陷——是声 化学和声致发光的推动力。液体中气泡的塌陷导致大量的能量从液体运动转化的动能转变 成气泡内部的热能。在空化现象过程中，气泡的浓缩比热量的传送更迅速，这样会产生一个 短暂的局部热点。实验结果表明，这些气泡的温度在5000K左右，压力大概为IOOOatm，而加 热和冷却速度却在101(lK/s以上。这些空化现象可以造成其他冷液体中极端的物理和化学 条件。这些效果也可以通过水力的空化现象产生，它是通过空化现象器完成的。主要的 问题是水力的空化现象产生很低的化学效应。这在Suslick，K. S. ；Mdleleni，M.M. ；Ries, J. T.著，水力的空化现象引起化学效应，J. Am. Chem. Soc, 1997，119，9303-9304中有描述。
技术实现思路
本专利技术通过使用一个可产生垂直振动的振动台解决上述问题。本专利技术描述了一种提高液体中化学反应的方法。它使用一个可产生定向垂直振动 的振动台。这种振动可导致真空容器内部液体的空化现象。产生空化现象的完整过程如下 所述。在向上的振动部分液体加速向上，然后振动突然停止，液体不能及时停下来，它在容 器的底部产生真空间隙。然后容器和液体迅速加速向下，通过这样液体撞击容器底部，在液 体内部产生强烈的振动波，引起空化现象。这个过程也发生在不稳定液体的液体内部。利用水锤和空化现象清洗和提高化学反应并不是一种新的方法，但是水锤效应在 这些应用中并没有得到有效利用。而利用垂直振动(摇动)产生这种水锤效应是前所未有 的，利用真空增强这种过程也是前所未有的。也可以利用这种空化现象分解有机材料。一个简单且重要的应用是将纤维素分解 成葡萄糖。它的完成是通过将粉碎的有机材料放入含有硫酸的容器中。然后开始此过程。最 后产生的化学产品大部分为含在酸内的葡萄糖。附图说明图1显示的为本专利技术完整设备结构示意图。图2显示的为用于清洗的设备结构示意图。图中数字说明1为外部电振动器、2为导杆、3为减振器、4为机架、5为盖子、6为 真空间隙、7为空化现象气泡、8为液体、9为真空泵、10为真空、11为容器、12为栅格、13为 外部电振动器、14为支撑、15为液体(水)、16为真空空间、17为清洗材料、18为振动容器、 19为真空泵、20为真空管、21为盖子。具体实施方式图1的详细说明图1显示一个固定有真空容器(11)的振动台。这个振动台由位于机架(4)内的 两个振动器⑴和四个导杆⑵组成。振动容器(11)固定在一金属板上，其由四个减振器 (3)支撑。容器有一个盖子(5)，与真空泵(9)连接。容器的内部是真空(10)和带有空化 现象气泡(7)的液体⑶。图1的具体操作两个电振动器(1)向相反的方向运转，这会导致内部盛有液体的容器(11)垂直振 动。那么，如果加速度足够大，液体(8)的内部将发生下述现象。液体不够快跟随振动，这 会在液体内部产生空化现象气泡(7)，也会产生水锤。水锤的产生是由于液体加速向上，而 容器以比液体快9. 81m/sec2的速度加速向下，这样产生一个真空间隙(6)。由于液体多次 撞击容器，产生一个强大的冲击波称为水锤，也会产生空化现象气泡(7)。如果真空(10)的 使用在真空泵(9)的帮助下，这个过程的效率将大大提高。空化现象气泡用于支持化学反应。在特殊情况下，液体为含有有机纤维素的盐酸。众所周知，酸能将纤维素分解为葡 萄糖，而这个过程大多是在高温下进行的。这个过程具有相同的效率，但是需要非常少的能量。图2的详细说明图2显示的是用于清洁的设备。包括两个固定在容器(15)上的外部电振动器 (13)，容器(15)包含带有栅格(12)的液体(18)，栅格(12)固定在一个周围环绕真空空间 的盖子(21)上。栅格(12)的内部放置有需要清洗的材料(17)。同样，真空泵(19)通过真 空管(20)与真空空间(16)连接。图2的具体操作图2的操作与图1设备的操作类似。振动器引起垂直振动产生空化现象，这种空 化现象用于清洗栅格中的材料。可在真空或非真空条件下完成。权利要求一种化学工艺，其特征在于利用垂直振动产生的水锤效应或空化现象，以增强化学反应。2.如权利要求1所述的化学工艺，其特征在于用一个真空泵。3.如权利要求1所述的化学工艺，其特征在于纤维素的分解在酸或碱的帮助作用下。4.一种工艺，其特征在于由定向垂直振动产生的水锤效应或空化现象，应用于清洗工艺。5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于用一个真空泵。6.一种工艺，其特征在于由垂直振动产生的水锤效应或空化现象，应用于细胞或其他 材料的分解。全文摘要空化现象经常利用机械装置用于催化化学反应或用于清洗目的。本专利技术描述了一个非常简单的工艺，利用一个振动台产生空化现象，通过垂直振动产生一种“水锤”导致非常明显的空化现象。给出了该工艺在工业应用的一个简单例子——纤维素通过硫酸分解为葡萄糖。文档编号B01J19/10GK101961629SQ20101019012公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日专利技术者海柯·阿克曼 申请人:海柯·阿克曼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学工艺，其特征在于利用垂直振动产生的水锤效应或空化现象，以增强化学反应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：海柯阿克曼，
申请(专利权)人：海柯阿克曼，
类型：发明
国别省市：DE[德国]