Исследование основных кинетических закономерностей химического ультразвука в водных системах

• Автор: Диденко, Юрий Трофимович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 198 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. 9

1.1. Возникновение кавитации 9

1.2. Эффекты, вызываемые кавитацией .

1.3. Кинетика и механизм звукохимических

реакций. .

1.3.1. Гипотезы возникновения химических реакций и свечения в ультразвуковом поле.

1.3.2. Об элементарных процессах в поле ультразвуковых волн. .

1.3.3. Кинетика звукохимических реакций.

1.3.4. Энергетические выходы звукохимических реакций.

1.4. Биологическое действие ультразвука . . . Выводы . .
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Описание экспериментальной установки . .
2.2. Определение поглощенной акустической мощности.
2.3. Аналитические методики.
Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ И МЕХАНИЗМА ЗВУКОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ В АТМОСФЕРЕ АЗОТА.
3.1. Определение скорости рекомбинации
атомов азота
3.2. Сонолиз воды и водных растворов карбоновых кислот в атмосфере азота .
3.3. Сонолиз сульфатов железа и церия в атмосфере азота.
3.4. Определение начальных химикоакустических выходов в атмосфере азота. .
Глава 4. ВЫХОЛЫ ОСНОВНЫХ ПРОДУКТОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДУ.
4.1. Соотношение выходов молекулярного водорода и перекиси водорода в различных водных системах .
4... Образование молекулярного водорода при сонолизе воды в атмосфере кислорода . 1
стр.
4.1.2. Выходы основных продуктов сонолиза воды в атмосфере смеси З
4.1.3. Определение выхода перекиси водорода при озвучивании воды в атмосфере водородаЗ
4.2. Сонолиз растворов монохлоруксусной кислоты в атмосфере аргона 7
Глава 5. О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ХИМИИ
МОРСКОЙ вода . 9
5.1. Влияние ультразвукового облучения на состояние радионуклида марганца в
системе морская вода фтопланктон. . 9
5.2. Кинетика и механизм ультразвукового разрушения клеток водорослей 3
5.3. Влияние ультразвукового облучения на состояние железа в системе морская
вода клетки водоросли . . 9
5.4. Влияние интенсивности ультразвука на разрушение клеток 7
ВЫВОда. 6
ЛИТЕРАТУРА


В экспериментально показано, что после первого охлопывания кавитационная полость, созданная с помощью лазерного излучения в воде, совершает еще несколько пульсаций с меньшей амплитудой. Аналогичные результаты подучены при исследовании гидродинамической кавитации 9. При нечетном т получим субгармонические составляющие спектра. Дальнейшее увеличение амплитуды приводит к возникновению в спектре субгармонических составляющих 13и 14 . Сплошная часть спектрабелый шумОбъясняется собственными нелинейными пульсациями пузырьков после первого охлопывания. Вследствие большого диапазона размеров пузырьков сплошная часть спектра занимает широкий диапазон частот. Одним из возможных источников излучения шума кавитации может служить трансляционное перемещение пузырьков. Если скорость этого движения близка к скорости звука, амплитуда излучения данной компоненты может быть величиной одного порядка с монопольным излучением, то есть возникать за счет радиального движения стенки пузырька . Сложное движение пузырьков, их охлопывание, слияние друг с другом коалесценция и т. Эти эффекты оказывают влияние на вещество происходит разрушение находящихся в жидкости твердых тел кавитационная эрозия, диспергирование, эмульгирование несмешивавдихся жидкостей, Изменяя условия протекания кавитации, можно усиливать или ослаблять различные кавитационные эффекты. Например, с ростом частоты увеличивается роль микропотоков и уменьшается эрозия, с увеличением гидростатического давления в жидкости возрастает роль микроударных воздействий 9,,, Разрушение материалов в кавитационном поле связывают с образованием ударных волн при охлопывании пузырька или за счет радиальнб1беречных кумулятивных струек, которые образуются при несимметричном охлопывании полости вблизи твердых поверхностей или стенок других пузырьков 9,,,. При распространении звуковых волн с интенсивностью, достаточной для возникновения кавитации, в жидкости возникает свечение. Это явление названо сонолкминесценцией по аналогии с фотолюминесценцией, хемилкминесценцией, хотя сонолшинесценция не вызывается непосредственно действием звука, а связана с кавитацией, как акустической, так и гидродинамической. Длительность вспышки сонолкминесценции не превышает 45. ТО9 с . В общем случае спектр сонолкминесценции содержит четыре компоненты основной континуум, простирающийся от инфракрасной до ультрафиолетовой области с максимумом между 0 и 0 нм полосы при 1, 0 и 0 нм, соответствующие дезактивации возбужденного состояния молекул воды и радикала 0 2. Две последние компоненты накладываются на основной континуум, естественно, в том случае, когда соответствующие соли или лшинесцирувдие вещества присутствуют в исследуемом растворе. Измерение даке амплитуды интегрального слабого свечения сонолшинесцендапредставляет определенные трудности при малых интенсивностях амплитуда свечения резко меняется на 12 порядка, за время менее 0,1 с это время определяется быстродействием самописца . При больших интенсивностях эта нерегулярность не проявляется. В на скоростных голографических кинограммах были замечены существенные изменения числа пузырьков за время порядка одной миллисекунды. Эти изменения объема и концентрации пузырьков в кавитационной области носят статистический непериодический характер , поэтому математическое описание поведения области кавитации в целом на данном этапе представляет большие трудности. При воздействии ультразвука на воду с интенсивностью, близкой к кавитационному порогу, существует период задержки возникновения свечения 8 до нескольких минут 8,, когда свечение отсутствует, а затем происходит скачок интенсивности свечения . Задержку возникновения свечения можно объяснить протеканием медленных процессов, определяющих развитие кавитационной области диффузией газа в полость, трансляционными движениями пузырьков, объединением зародышей кавитации за счет сил Бьеркнеса и т. Если в воде уже происходила кавитация, то кавитационный порог при последующем измерении уменьшается, при этом период индукции зависит от времени, в течение которого вода отстаивалась, то есть не подвергалась действию ультразвука.