Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 28. 11 augusti 1951 - Ultraljudet inom kemisk teknik, av Olle Lindström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
11 augusti 1951
595
Ultraljudet inom kemisk teknik
Civilingenjör Olle Lindström, Stockholm
Några resultat från det industriella
användandet av ultraljud vid kemisk tekniska processer,
förutom vid gasrening, finns så vitt det är
bekant, ej publicerade. Överhuvudtaget förefaller
det föga troligt att användandet av ultraljud i
sådana sammanhang i något fall ännu lämnat
laboratoriestadiet, i många fall kanske inte ens
skrivbordsstadiet. I själva verket torde åtskilliga
ultraljudsforskare se relativt pessimistiskt på
ultraljudets framtid i den kemiska industrin.
Teknisk-kemiska användningsområden
De reella eller tänkbara
användningsmöjligheterna för ultraljud i den tekniska kemin, kan
indelas i tre huvudgrupper: som analytiskt
hjälpmedel, processenhet och förfarandeenhet.
Vid analytisk tillämpning, som ej skall
behandlas här, utnyttjas relationer mellan
ljudparametrar, främst ljudhastighet och ljudabsorption,
samt t.ex. kemisk sammansättning. Den följande
diskussionen av ultraljudets möjligheter som
process- och förfarandeenhet är av en
jämförelsevis allmän karaktär. De praktiska exempel som
ges är att betrakta som illustrationer, ej som en
inventering av de aktuella möjligheterna.
Oxidations- och reduktionsverkningar
i vattenlösningar
Dessa effekter kan förklaras som betingade av
en bildning av fria radikaler vid kavitationen.
Väsentligt ur teknisk synpunkt är, att den
kemiska verkan kvantitativt sett är mycket
ringa, den mängd väteperoxid, som bildas i luftat
vatten under 1 h med 0,5 W/cm3, uppgår till
5—10 mg/1. Ljudkemiska reaktioner av denna
art torde sakna teknisk betydelse.
Polymerisation
En typisk egenskap hos fria radikaler är, att de
kan initiera polymerisationsförlopp.
Polymerisation med ultraljud torde ej utgöra ett
konkurrenskraftigt alternativ till nu gängse
förfaranden. Ultraljudpolymerisation av akrylnitril
i utspädd vattenlösning under 100 h med 4
W/cm2 ger en polymerisationsgrad på 2 %8.
Depolymerisa tion
Ultraljudets depolymeriserande verkan har
varit föremål för åtskilliga undersökningar. System,
som undersökts är t.ex. stärkelse, gummi arabi-
66.084
cuiii, polystyren i toluen, gelatin, hämocyanin4.
Mekanismen vid depolymerisation är ej helt
klarlagd, ej ens frågan om kavitation är en
nödvändig förutsättning. Nedbrytningen av polymerer i
ultraljudfält kan ske på två vägar, dels genom
kemiskt angrepp av ljudkemiskt bildade
oxiderande ämnen och dels på mekanisk väg. Den
mekaniska verkan beror på friktionskrafterna
mellan det svängande lösningsmedlet och det tröga
kolloida komplexet, som ofta består av
samman-snärjda trådar13. Utomordentligt höga
masskrafter torde även uppkomma vid kavitationen. I
allmänhet sker väl depolymerisation samtidigt både
på mekanisk och kemisk väg, även om den rent
mekaniska nedbrytningen torde vara
dominerande.
Vid depolymerisation med ultraljud blir den
resulterande molekylvikten någorlunda lika,
oberoende av molekylvikten hos utgångsmaterialet.
Helt omöjligt är det inte att detta förhållande i
speciella fall kan bli av ett tekniskt intresse.
Inverkan på reaktionshastigheten
vid homogena reaktioner
Vid absorption av ultraljud överföres den
största delen av ljudenergin i värmeenergi. Att
denna värmeutveckling ger upphov till en
temperaturstegring och därmed till en ökning i
reaktionshastigheten är föga märkligt. Vad som kan
vara av intresse är, om ultraljudet har någon
specifik inverkan på reaktionshastigheten, så att
denna i ett ultraljudfält kunde vara högre än
den hastighet, som svarar mot den aktuella
medeltemperaturen. Med medeltemperatur menas i
detta sammanhang den temperatur, som noteras
omedelbart efter ultraljudbehandlingen, sedan
temperaturen utjämnats i det ljudbehandlade
mediet, men innan något värmeutbyte med
omgivningen skett.
Vissa förutsättningar finns för en sådan specifik
inverkan på reaktionshastigheten i homogena
system. Tryck och temperatur varierar
adiabatisk i ljudfältet. Eftersom reaktionshastigheten
är en logaritmisk funktion av temperaturen, bör
därför medelvärdet för reaktionshastigheten i ett
ljudfält ha ett högre värde än det som svarar
mot temperaturmedelvärdet. Förutom ljudfältet
som sådant är även kavitationen en källa till
temperaturvariationer inne i mediet.
Den omständigheten att de adiabatiska tem-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
