：超声波的应用——分离技术中超声波的应用现状张秋明（南京理工大学紫金学院06土木工程2班060105224）摘要：在分离技术中，利用超声波的空化作用、热作用、机械作用以及这些作用的附加效应的结合发挥，可提高分离效率、缩短时间、简化操作过程。本文综述了超声波在化工分离如膜分离、电渗析分离、浮选、沉淀、浸取等生化分离如细胞破碎提取、双水相萃取、结晶等各种分离方法中作为辅助手段的应用和研究现状，并对超声波与分离方法结合的特点及发展前景进行了探讨。关键词：超声波分离膜分离提取ApplicationofUltrasonicWavetoSeparationAbstract：Ultrasoundcanenhancetheseparationefficiency,shortentheworktimeandsimplifytheworkprocess.Thispaperexhibitstheapplicationofultrasonicwaveinchemicalandbiochemicalseparationfields,includingabstraction,membraneseparation,electrochemicalseparation,floatation,extraction,precipitationandtwo-aqueousphaseextraction,crystallizationandsoon.Thecharacteristicsofthecombinationbetweenultrasoundandseparation,andthefurtherapplicationofultrasonicseparation,arediscussed.Keywords：Ultrasonicwave,Separation,Membraneseparation,Abstraction1.引言声波的频率低于16Hz时就叫做次声波，高于20KHz则称为超声波。超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播；超声波可传递很强的能量；超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象；超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象。超声波有了如此多的特点，所以用途非常广泛。目前，除了研究开发更多的新分离方法外，人们已开始重视各种技术辅助的分离方法，超声波本身在化学领域有广泛的应用[1,2]，将其应用于各种分离也显示了许多优越性。超声作用于液液、液固两相、多相体系、表面体系以及膜界面体系会产生一系列的物理、化学作用[1~3]，并在微环境内产生各种附加效应，如湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应等，从而引起传播媒质特有的变化[4]。这些作用能提供更多活性中心，也可促进两相传质维持浓度梯度以及促进反应。这些特点是某些常规手段不易获得的，超声分离正是利用了这些特点。1膜分离在选择性透过膜的两侧存在压力差、浓度差、电位差等时，组分可选择性透过膜，进而分离或提纯，这是膜分离的原理。研究超声辅助膜分离表明[5]：不同分子量物质在超声作用下通过醋酸纤维素膜的透水率可增大1.5倍，透盐率能增大5.5倍，有明显的加速传质和去“浓差极化”的作用。这种作用与膜的性能、被分离物质的性质以及施加的压力相关。超声波能提高微滤效率，明显减少附在膜表面的污物，也减少了微滤泵的能耗[6]。超声提高膜分离效率1的主要原因是超声空化产生声冲流，引起体系的宏观湍动以及固体颗粒的高速冲撞，使边界层减薄，将接近膜表面处高浓度的未透过组分带回本体溶液；增大膜两侧浓度差而增大传质速率。但从Li等[7]研究超声时间和膜透过性之间、声压和膜寿命之间的关系的结果，发现随辐射时间增加，声压过大，有损膜的寿命。Irisawa等[8]也认为超声波声压太大会加速膜的退化。因此，超声在加强膜分离效率的同时也需注意超声作用在对应体系上的临界参数。总之，在适度声压和频率范围内，超声对于膜分离是有益无害的。2电渗析分离超声波对电渗析分离也能发挥作用。Nafion膜两侧存在电位差时，超声波作用下膜中Pb2+的传质速率提高9倍[9]。施加超声辐射可提高电解质通过膜的能力，从而提高电渗析的效率。Li等[10,11]对K+、CH3COO-等电解质离子的超声电迁移进行考察，认为超声辐射下，电解质的膜扩散速率加快，这种液体电解质分子运动速率和扩散系数的增加是由于超声的机械振动引起的。超声波辐射的疏密式机械振动使液体分子的运动速率增加，从而使电渗析分离的效率得以强化。3浮选浮选是利用物质的表面活性，使其吸附或粘附在溶液中升起的泡沫表面上，从而与母液分离的技术。超声波用于浮选的报道日渐增加，但多处于研究阶段。有报道[12]将超声波用于煤泥矿浆的浮选脱硫，辐射频率保持在32kHz，达到良好的处理效果，提高了回收率和选择性...