專利名稱：空化工藝在化學(xué)和清洗過程中的應(yīng)用的制作方法
空化工藝在化學(xué)和清洗過程中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆谝话愕目栈F(xiàn)象清洗和聲化學(xué)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
在化學(xué)領(lǐng)域中，聲化學(xué)的研究關(guān)注的是聲波和波的性質(zhì)對(duì)化學(xué)體系影響的理解。 超聲波對(duì)化學(xué)體系的影響并非來自與分子種類的直接交互作用。研究表明，沒有聲學(xué)領(lǐng)域 與化學(xué)物種在分子水平的直接耦合可以占領(lǐng)聲化學(xué)或聲致發(fā)光。相反，聲化學(xué)起源于聲波 的空化現(xiàn)象其形成、生長以及液體中氣泡的內(nèi)爆塌陷。這可以在這些現(xiàn)象中得到證明，例 如超聲波、超聲波降解、聲致發(fā)光和聲波的空化現(xiàn)象。經(jīng)過高強(qiáng)度聲音或超聲波的輻射，聲 波的空化現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生?？栈F(xiàn)象——其形成、生長以及聲輻射氣泡的內(nèi)爆塌陷——是聲 化學(xué)和聲致發(fā)光的推動(dòng)力。液體中氣泡的塌陷導(dǎo)致大量的能量從液體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化的動(dòng)能轉(zhuǎn)變 成氣泡內(nèi)部的熱能。在空化現(xiàn)象過程中，氣泡的濃縮比熱量的傳送更迅速，這樣會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 短暫的局部熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些氣泡的溫度在5000K左右，壓力大概為IOOOatm，而加 熱和冷卻速度卻在101(lK/s以上。這些空化現(xiàn)象可以造成其他冷液體中極端的物理和化學(xué) 條件。這些效果也可以通過水力的空化現(xiàn)象產(chǎn)生，它是通過空化現(xiàn)象器完成的。主要的 問題是水力的空化現(xiàn)象產(chǎn)生很低的化學(xué)效應(yīng)。這在Suslick，K. S. ；Mdleleni，M.M. ；Ries, J. T.著，水力的空化現(xiàn)象引起化學(xué)效應(yīng)，J. Am. Chem. Soc, 1997，119，9303-9304中有描述。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過使用一個(gè)可產(chǎn)生垂直振動(dòng)的振動(dòng)臺(tái)解決上述問題。本發(fā)明描述了一種提高液體中化學(xué)反應(yīng)的方法。它使用一個(gè)可產(chǎn)生定向垂直振動(dòng) 的振動(dòng)臺(tái)。這種振動(dòng)可導(dǎo)致真空容器內(nèi)部液體的空化現(xiàn)象。產(chǎn)生空化現(xiàn)象的完整過程如下 所述。在向上的振動(dòng)部分液體加速向上，然后振動(dòng)突然停止，液體不能及時(shí)停下來，它在容 器的底部產(chǎn)生真空間隙。然后容器和液體迅速加速向下，通過這樣液體撞擊容器底部，在液 體內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)波，引起空化現(xiàn)象。這個(gè)過程也發(fā)生在不穩(wěn)定液體的液體內(nèi)部。利用水錘和空化現(xiàn)象清洗和提高化學(xué)反應(yīng)并不是一種新的方法，但是水錘效應(yīng)在 這些應(yīng)用中并沒有得到有效利用。而利用垂直振動(dòng)(搖動(dòng))產(chǎn)生這種水錘效應(yīng)是前所未有 的，利用真空增強(qiáng)這種過程也是前所未有的。也可以利用這種空化現(xiàn)象分解有機(jī)材料。一個(gè)簡單且重要的應(yīng)用是將纖維素分解 成葡萄糖。它的完成是通過將粉碎的有機(jī)材料放入含有硫酸的容器中。然后開始此過程。最 后產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品大部分為含在酸內(nèi)的葡萄糖。

圖1顯示的為本發(fā)明完整設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2顯示的為用于清洗的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖中數(shù)字說明1為外部電振動(dòng)器、2為導(dǎo)桿、3為減振器、4為機(jī)架、5為蓋子、6為 真空間隙、7為空化現(xiàn)象氣泡、8為液體、9為真空泵、10為真空、11為容器、12為柵格、13為 外部電振動(dòng)器、14為支撐、15為液體(水)、16為真空空間、17為清洗材料、18為振動(dòng)容器、 19為真空泵、20為真空管、21為蓋子。
具體實(shí)施方式圖1的詳細(xì)說明圖1顯示一個(gè)固定有真空容器(11)的振動(dòng)臺(tái)。這個(gè)振動(dòng)臺(tái)由位于機(jī)架(4)內(nèi)的 兩個(gè)振動(dòng)器⑴和四個(gè)導(dǎo)桿⑵組成。振動(dòng)容器(11)固定在一金屬板上，其由四個(gè)減振器 (3)支撐。容器有一個(gè)蓋子(5)，與真空泵(9)連接。容器的內(nèi)部是真空(10)和帶有空化 現(xiàn)象氣泡(7)的液體⑶。圖1的具體操作兩個(gè)電振動(dòng)器(1)向相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部盛有液體的容器(11)垂直振 動(dòng)。那么，如果加速度足夠大，液體(8)的內(nèi)部將發(fā)生下述現(xiàn)象。液體不夠快跟隨振動(dòng)，這 會(huì)在液體內(nèi)部產(chǎn)生空化現(xiàn)象氣泡(7)，也會(huì)產(chǎn)生水錘。水錘的產(chǎn)生是由于液體加速向上，而 容器以比液體快9. 81m/sec2的速度加速向下，這樣產(chǎn)生一個(gè)真空間隙(6)。由于液體多次 撞擊容器，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的沖擊波稱為水錘，也會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象氣泡(7)。如果真空(10)的 使用在真空泵(9)的幫助下，這個(gè)過程的效率將大大提高。空化現(xiàn)象氣泡用于支持化學(xué)反應(yīng)。在特殊情況下，液體為含有有機(jī)纖維素的鹽酸。眾所周知，酸能將纖維素分解為葡 萄糖，而這個(gè)過程大多是在高溫下進(jìn)行的。這個(gè)過程具有相同的效率，但是需要非常少的能量。圖2的詳細(xì)說明圖2顯示的是用于清潔的設(shè)備。包括兩個(gè)固定在容器(15)上的外部電振動(dòng)器 (13)，容器(15)包含帶有柵格(12)的液體(18)，柵格(12)固定在一個(gè)周圍環(huán)繞真空空間 的蓋子(21)上。柵格(12)的內(nèi)部放置有需要清洗的材料(17)。同樣，真空泵(19)通過真 空管(20)與真空空間(16)連接。圖2的具體操作圖2的操作與圖1設(shè)備的操作類似。振動(dòng)器引起垂直振動(dòng)產(chǎn)生空化現(xiàn)象，這種空 化現(xiàn)象用于清洗柵格中的材料?？稍谡婵栈蚍钦婵諚l件下完成。
權(quán)利要求
一種化學(xué)工藝，其特征在于利用垂直振動(dòng)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)或空化現(xiàn)象，以增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)工藝，其特征在于用一個(gè)真空泵。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)工藝，其特征在于纖維素的分解在酸或堿的幫助作用下。
4.一種工藝，其特征在于由定向垂直振動(dòng)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)或空化現(xiàn)象，應(yīng)用于清洗工藝。
5.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于用一個(gè)真空泵。
6.一種工藝，其特征在于由垂直振動(dòng)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)或空化現(xiàn)象，應(yīng)用于細(xì)胞或其他 材料的分解。
全文摘要
空化現(xiàn)象經(jīng)常利用機(jī)械裝置用于催化化學(xué)反應(yīng)或用于清洗目的。本發(fā)明描述了一個(gè)非常簡單的工藝，利用一個(gè)振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生空化現(xiàn)象，通過垂直振動(dòng)產(chǎn)生一種“水錘”導(dǎo)致非常明顯的空化現(xiàn)象。給出了該工藝在工業(yè)應(yīng)用的一個(gè)簡單例子——纖維素通過硫酸分解為葡萄糖。
文檔編號(hào)B01J19/10GK101961629SQ20101019012
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者?？隆ぐ⒖寺?申請(qǐng)人:?？隆ぐ⒖寺?br>