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采用超声空化和内爆去除颗粒物的优点
采用超声空化和内爆去除颗粒物的优点
录入时间:2020/5/27 11:43:25

采用超声空化和内爆去除颗粒物的优点

在较早的博文中,曾对去除可溶污染物的超声波原理进行过讨论。但是在许多情况下,超声波清洗主要针对的是颗粒物,而不是可溶污染物。这些颗粒物的尺寸从几分之一微米到几百微米不等。在去除尺寸大于 BB 弹颗粒的物质时,采用超声波以外的方法可能更有效。因为颗粒物尺寸不一,且颗粒物固定到可粘附基材上的机制多样,因此,没有一种通用的去除颗粒物的解决方案。此外,颗粒物不仅能粘附到基材上,还能与基材相互作用,这进一步加深了难度。

颗粒物实现物理位移的第一步是接触到颗粒物。超声波振动通过液体传递,因此,所使用的液体必须与颗粒物发生实际接触,或是将颗粒物“打湿”。打湿主要与液体的表面张力有关。如果表面张力较大,可能会阻止所需能量耦合到颗粒物。

第二步,要去除颗粒物,需要传递足够的能量,使颗粒物发生物理位移,从而破坏让颗粒物附着的粘合力。所需能量的大小取决于颗粒物的尺寸,较小的颗粒物位移所需要的能量少于较大的颗粒物。空化气泡内爆所释放的能量大小取决于气泡的大小,而气泡的大小又与超声波频率相关。超声波频率越大,产生的空化气泡越小,而气泡内爆释放的能量就越少。                           

有人可能依据此逻辑提出,“为什么不以低频率使内爆释放的能量达到最大值,从而去除大的和小的颗粒物?”这样做的问题在于有阻挡层的存在,这一现象导致极近表面无法形成较大的空化气泡。如果颗粒物比阻挡层厚度小,则其不会被距离基材表面较远的空化气泡移动。简而言之,较高的频率可以更好地去除较小的颗粒物,而去除较大的颗粒物,则需要使用较低的频率。

使用超声波去除颗粒物

Cleaning chemistry that decreases surface tension is used to wet particles.

 

Once wet, some particles are released as soluble bonds are broken.

 

Once wet, particles can be displaced by ultrasonic cavitation bubble implosions to break surface bonds to facilitate total release of particles.

 最后一步,通过液体流动去除剩余颗粒物,防止颗粒物再沉积。


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