Кавитационный ультразвук

При воздействии кавитационного ультразвука происходит необратимая инактивация лизоцима [64], вызванная, видимо, разрушением какой-либо важной для каталитической активности функциональной группы активного центра фермента. В роли такой лабильной группы могут выступать, например, остатки триптофана 62, 63 или 108 активного центра лизоцима, модификация которых приводит к потере ферментативной активности [66—69]. Умень-ше(гие ферментативной активности лизоцима ирй озвучивании раствора фермента следует кинетике первого порядка [64]. [c.160]

Однако в процессе инактивации ультразвуком эти конформационные состояния активного центра более устойчивы. Авторы показали, что инактивация а-химотрипсина в поле кавитационного ультразвука проходит за счет разрушения триптофана-215, входящего в активный центр а-химотрипсина. По-видимому, в развернутом, каталитически неактивном состоянии активного центра [c.99]

Инактивация а-химотрипсина под действием кавитационного ультразвука. Интересные экспериментальные результаты получены при изучении конформационных изменений белка, сопряженных с изменением pH и перераспределением зарядов на белковой глобуле. Как правило, инактивация ферментов существенно возрастает или замедляется в сильнокислых или [c.235]

Рис. 2.87. рН-зависимость константы скорости инактивации а-химотрипсина в поле кавитационного ультразвука. [c.235]

Однако в процессе инактивации ультразвуком эти конформационные состояния активного центра более устойчивы. Показано, что инактивация а-химотрипсина в поле кавитационного ультразвука происходит за счет разрушения триптофана-215, входящего в активный центр а-химотрипсина. По-видимому, в развернутом, каталитически неактивном состоянии активного центра триптофан-215 становится менее доступным свободным радикалам, которые возникают под действием ультразвука и приводят к инактивации фермента. [c.237]

При воздействии ультразвука на корродирующий в электролите металл этой системе сообщается большая механическая энергия и могут наблюдаться (при достаточной мощности налагаемого ультразвука) явления кавитации, сопровождающиеся местным электрическим разрядом (стенки кавитационных пузырьков несут положительный заряд, а капельки жидкости в них — отрицательный заряд) и местными перепадами температуры и давления. [c.368]

В работах по подводным взрывам [36] отмечается, что новые выходы на свободную поверхность ударной волны создают на ней бугорки, вырастающие в столбики высотой порядка 0,1 м, которые затем распадаются на отдельные капли, образуя купол брызг. Импульсная кавитационная прочность воды зависит от ее чистоты и длительности импульса [20, 2I, 27]. Для обычной воды, не подвергаемой кипячению и дистилляции, при длительности 0,2- 0,3 мкс величина Рк = 8 МПа, при длительности 1-10 мкс - Рк = 6,5-0,6 МПа, а для загрязнений воды -не более 0,1 МПа. По данным работы [37], вода выдерживает динамические растяжения в 0,25 МПа при длительности 20- 30 мкс с увеличением длительности до 150 мкс прочность уменьшается до 0,15 МПа, а затем спадает практически до статической при длительностях 300-500 мкс. Известно также, что кавитационная прочность при импульсном возбуждении ультразвука аналогично зависит от длительности, [13]. Указанными особенностями можно пользоваться для регулирования кавитационных процессов. [c.68]

В первой серии экспериментов открытые капиллярные трубки (с/=1 мм) с коническими входами (рис. 6.6, о) опускались в ванну с водой. Колебания создавались магнитострикционным преобразователем типа ПМС-6, работающим в кавитационном режиме /=20 кГц, /=3 Вт/см ). При включении ультразвука наблюдалось повышение уровня мениска (АН>0), если расширение было обращено вниз, и опускание (ДЖО), если расширение было обращено вверх. [c.129]

Из проведенного анализа наиболее интересным для технологии является вывод о том, что, изменяя акустические характеристики (частоту и интенсивность), можно получить наперед заданную гранулометрическую фракцию кристаллов округлой формы. Задавая определенный температурно-кавитационный режим, можно управлять ростом кристаллов, например периодически изменять интенсивность ультразвука относительно порога кавитации и одновременно периодически изменять температуру раствора около точки пересыщения. При температурах выше точки пересыщения надо воздействовать с интенсивностью выше порога кавитации, а при температуре ниже точки пересыщения соответственно воздействовать ультразвуком ниже порога кавитации. [c.152]

Теоретический анализ влияния ультразвука на процесс растворения выполнен Б. Г. Новицким [14]. К сожалению, в предложенной модели не учтено кавитационное диспергирование поверхности, дающее основной вклад. [c.153]

Высокой дисперсности можно достичь ультразвуковым диспергированием. Диспергирующее действие ультразвука связано с кавитацией — образованием и захлопыванием полостей в жидкости. Захлопывание полостей сопровождается появлением кавитационных ударных волн, которые и разрушают материал. Экспериментально установлено, что дисперсность находится в прямой зависимости от частоты ультразвуковых колебаний. Особенно эффективно ультразвуковое диспергирование, если материал предварительно подвергнут тонкому измельчению. Эмульсии, полученные ультразвуковым методом, отличаются однородностью размеров частиц дисперсной фазы. [c.14]

Если сосредоточить совместное воздействие кавитационных пузырьков и ударов абразивных зерен на каком-либо участке поверхности изделия, то в ней появится углубление, точно соответствующее контуру наконечника (концентратора) вибратора, создающего ультразвук. При медленной подаче вибратора можно осуществить долбление сквозных или глухих отверстий любой сложной формы. Таким же путем можно проводить и другие операции размерной обработки сверление, фрезерование, шлифование, точение, разрезание и дал<е нарезание резьбы. [c.373]

Еще более эффективна ультразвуковая обработка. Диспергирующее действие ультразвука основано на мгновенных, носящих ударный характер, перепадах давления порядка тысяч атмосфер в возникающих кавитационных пузырьках. Кроме того, ультразвуковые волны, пронизывающие частицы, вызывают весьма большие разрушающие ускорения. В. В. Симу ров указывает, что помимо разрушения глинистых агрегатов, при ультразвуковой обработке могут происходить разрывы валентных связей решетки алюмосиликатов со слоистой и ленточной структурой. Свежеобразованные поверхности, как показал Г. С. Ходаков, приобретают высокую активность, позволяющую даже осуществлять химические реакции, необычные в нормальных условиях. В результате усиливаются структурообразование и кинетическая устойчивость системы. Ультразвуковая обработка может применяться также как метод улучшения структуры насыщенных солью буровых растворов, подвергшихся при введении защитных коллоидов стабилизационному разжижению. Чрезмерное диспергирование может, однако, привести к снижению качества бурового раствора вследствие дальнейшего углубления коагуляционного процесса и деструкции высокомолекулярных защитных реагентов. [c.81]

Таким образом, сущность действия ультразвука сводится к образованию кавитационных пузырьков, разрыв которых приводит к появлению огромных давлений, являющихся источником мощного воздействия и интенсификации физико-химических процессов. [c.107]

Процесс пластификации, в частности гидроксида алюминия, заключается в расщеплении агрегатов частиц на первичные частицы, и влияние ультразвука на этот процесс связано с диспергирующим кавитационным эффектом. Применение ультразвуковых аппаратов для интенсификации пластификации гидроксидов обеспечивает снижение длительности операции с нескольких часов до нескольких минут. При этом существенно увеличивается время, в течение которого масса, обработанная в ультразвуковом поле, сохраняет реологические свойства, необходимые для эффективной жидкостной формовки. [c.182]

Воздействие ультразвука на жидкость в капилляре определяется кавитационными процессами у входа в канал капилляра. В связи с этим основное требование, которому должна удовлетворять ультразвуковая установка для капиллярной дефектоскопии, состоит в обеспечении развитой кавитационной области на поверхности контролируемого изделия при двух операциях очистке и заполнении капиллярных дефектов пенетрантом. Простейшим ти- [c.642]

Ультразвук. Ультразвук вызывает гибель микроорганизмов в суспензиях в микробной клетке образуются кавитационные полости с резкими перепадами разрежения и избыточного давления, что приводит к разрушению клетки. Этот метод используют для очистки (деконтаминации) медицинских инструментов, обеззараживания некоторых жидких препаратов, питьевой воды, молока, соков, а также для получения компонентов микробной клетки для исследований или в ходе биотехнологического производства. [c.431]

Обнаружено сильное влияние ультразвука на проницаемость некоторых пленок животного или растительного происхождения. При атом ускорение процесса диффузионного переноса одними специфическими факторами достигало 200%. По-видимому, существенную роль здесь играют кавитационные эффекты. Этот вывод несомненно можно распространить на процессы экстрагирования растительного сырья. [c.220]

Это объяснялось исследователями кавитационным воздействием ультразвука, вызывающим в результате образования вакуума в прилипающих к катодной поверхности кавитационных пузырьках выделение Нг из металла катода. Следует отметить также, что потенциал выделения водорода в ультразвуковом поле не изменяется с изменением pH раствора. [c.42]

На пористость осаждаемых покрытий влияет интенсивность ультразвука. При значительной интенсивности возможно увеличение пористости, что объясняется кавитационным воздействием ультразвука. [c.57]

Развитие и размножение кавитационных пузырьков в жидкой среде определяется рядом специфических факторов. Так, чем выше вязкость жидкой среды, тем должна быть выше ультразвуковая интенсивность. Особую роль выполняют такл<е пузырьки газа очень малых размеров, диспергированные в среде распространения ультразвука. Последние сжимаются под действием приложенной акустической энергии и благодаря высокому давлению растворяются в массе жидкости, обусловливая появление кавитационных пузырьков. Этот процесс, однако, в некоторой мере является ограниченным, поскольку на поверхности пузырь- [c.218]

С другой физической картиной мы встречаемся при использовании ультразвука в качестве способа возд й-ствия на вещество. Для этой цели часто используется явление кавитации—образование в жидкости под действием звуковой волны пузырьков. Эти пузырьки будут расширяться и сжиматься с частотой, соответствующей частоте распространяющейся звуковой волны. При сжатиях пузырьки сокращают свои размеры, причем возникающие большие давления могут привести их к полному исчезновению, к захлопыванию. А так как давления в пузырьках перед их захлопыванием достигают нескольких тысяч атмосфер, то в момент полного исчезновения пузырьков происходят мощные гидравлические удары, приводящие к разрушению материала. Гидравлические удары, возникающие при захлопывании кавитационных пузырьков, с успехом используются для дробления, диспергирования многих веществ. Такие твердые тела, как гипс, графит и некоторые металлы (медь, серебро), легко диспергируются, измельчаются ультразвуком. Дробящее действие мощных ультразвуковых колебаний используется для сверления отверстий различной формы и размеров, а также резки твердых и хрупких материалов (вольфрама, молибдена и их углеродистых соединений, керамики стекла и фарфора). То же дробящее действие ультразвука используется при пайке алюминия для разрушения его окисной пленки. Эффект кавитации играет существенную роль и при приготовлении с помощью ультразвука эмульсий—смешивании обычно несмешиваемых веществ, на- [c.9]

Рис. 39. рН-Зависимость константы скорости инактивации а-химотрипсина в поле кавитационного ультразвука (Клибанов, Мартинек, Березин, 1974) [c.98]

При длительных воздействиях ультразвука в режиме кавитации начинается дробление выросших кристаллов, что создает большой дополнительный поток зародышей. Поскольку в кавитационном пузырьке сосредоточиваются сильные электрические микрополя, а, как отмечалось, электрическое поле влияет на зародышеобразование, не исключен и электрический механизм стимулирования зародышеобразования. [c.148]

Исследовано влияние отдельных частот в улыразвуковом диапазоне нь физико-химические свойства нефтей и нефтепродуктов [6-10], В жидкости при прохождении ультразвуковой волны последовательно образуются области сжатия и разрежения и протекает кавитационный процесс образования газовых или паронаполненных пузырьков и пустых полостей [4]. Кроме того, под действием ультразвука могут развиваться свободнорадикальные процессы термического крекинга углеводородов за счет достижения высоких температур в кавитационных пузырьках, а также реакщ1й окислительного характера [c.122]

Значительный интерес представляет применение ультразвука для очистки изделий. При ультразвуковой очистке важнейшую роль играет кавитация. Природа ее такова. При распространении ультразвуковых колебаний в жидкости, в последней возникают че-редуюш,иеся сжатия и разрежения с частотой проходящих колебаний в момент разрежения происходят местные разрывы жидкости и образуются полости (кавитационные пузырьки) в момент сжатия пузырьки захлопываются, что сопровождается сильными гидравлическими ударами. Таким образом, воздействие кавитации при ультразвуковой очистке связано с разрушающей силой ударной волны, возникающей при захлопывании кавитационных пузырьков. [c.164]

Ультразвуковой способ чистки позволяет удалять отложения ила или накипи с поверхности труб водяной конденсационнохолодильной аппаратуры. Воздействие ультразвука вызывает упругие механические колебания частиц жидкости (охлаждающей воды). Кавитационные удары частиц жидкости о поверхность труб нарушают кинетику кристаллизации отложений, создают зна- [c.38]

Весьма эффективным средством повышения моющей способности жидкостей является применение ультразвуковых колебаний, особенно в режиме кавитации. Под действием ударных волн и кумулятивных струй жидкости, образующихся при захлопывании кавитационных пузырьков, от обрабатываемой поверхности могут бьггь отделены загрязнения, даже довольно прочно связанные с поверхностью, например, некоторые типы лакокрасочных покрытий. Важную роль при этом играет ультразвуковой капиллярный эффект, ускоряющий проникновение моющей жидкости под слой загрязнений и отделение их от поверхности. Интенсивное диспергирование загрязнений под действием ультразвука препятствует выпадению их в осадок и тем самым обеспечивает качественную очистку. Применяют колебания частотой 15. .. 25 кГц, интенсивностью, на порядок превышающей пороговое значение для возникновения кавитации 0,1. .. 0,2 кВт. Эффект УЗ-пропитки не зависит от направления колебаний вибратора относительно поверхности ОК, однако УЗ-колебания экранируются объектом. [c.663]

Отличительной особенностью ультразвукового способа заполнения дефектов является то, что поток жидкости, направленный в капилляр и образующийся под действием ультразвука, не сплошной, а состоит из отдельных высокоскоростных микроструек, образующихся при захлопывании кавитационных пузырьков, что обеспечивает интенсивное удаление воздуха и загрязнений из полостей дефектов и полное заполнение их пенетрантами. [c.671]

Ускорить процесс обезжиривания поверхности можно применением ультразвуковой обоаботки. Ультразвуковое поле вызывает в объеме обезжиривающей жидкости гидродинамические потоки, сопровождающиеся появлением кавитационных пузырьков и электрических зарядов. Это движение сбивает загрязнения с поверхности и переводит их во взвешенное состояние. Продолжительность обезжиривания при использовании ультразвука в органических растворителях снижается в 40 раз, а в растворах ПАВ — в 100 раз по сравнению с обычной обработкой. Кроме того, этим способом легко очищать детали сложной формы, большое число мелких деталей с тонким жировым покровом или изделия с крупными частицами загрязнений. В каждом случае необходимо подбирать режим обработки изделий для мелких — ультразвук высокой частоты (100—300 кГц), для крупных —низкой частоты (15—30 кГц). При ультразвуковой обработке поверхность активируется и повышается ее шероховатость. [c.55]

Необходимо отметить, что в настоящее время еще не накопилось достаточно экспериментальных данных о механизме воздействия ультразвука на различные химические процессы. Однако уже можно высказать некоторые предположения, объясняющие химическое действие ультразвука. Согласно им, влияние ультразвука связано в первую очередь с кавитационными явлениями и чрезвычайно интенсивным Перем-е1шиванием, а также. активацией молекул в результате кавитации и возникновения мгновенно меняющихся перепадов темпе ратур и давлений. Известную роль играют электрические явления, возникающие npiH кавитации. В то же время установлено, что влияние ультразвука часто наблюдается и в отсутствие кавитации. [c.8]

При обработке в кислотах с наложением ультразвука в поры проникает кислота, растворяя и разрыхляя глубинные слои окалины, а местные высокие давления ускоряют этот процесс. Авторь предполагают, что ускорение ультразвукового травления обусловлено также повышением температуры, которое может возникнуть в микрообъемах поверхности твердой фазы при поглощении ультразвуковой энергии и энергии гидравлических ударов, а также электрическими разрядами, возникающими вследствие разности потенциалов между противоположными стенками полостей кавитационных пузырьков и связанным с этими разрядами вторичным химическим эффектом — образованием перекиси водорода, окислов азота, повышением степени диссоциации кислот и т. п. Различие в коэффициентах температурного расширения металла и окислов при общем и местном нагреве проволоки способствует растрескиванию и отслаиванию окалины. [c.37]

Однако нельзя свести действие ультразвукового поля только к выравниванию концентрации ионов осаждаемого металла в электролите и прикатодном слое. Имеются случаи, когда влиянием ультразвука объясняется уменьшение химической поляризации. Так, например, при электроо ёаждении никеля при невысоких плотностях тока из очень Концентрированных растворов, когда конден-трационная поляризация практически отсутствует, ультразвуковая деполяризация связана, о>чев идно, с уменьшением адсорбции на поверхности катода чужеродных веществ, затрудняющих разряд ионов никеля. Это может происходить как за счет меньшего за-щелачивания прикатодного слоя благодаря сильному размешивающему действию ультразвука, так и за счет десорбции, вызываемой кавитационными явлениями. Ультразвуковое поле, дегазируя электролит, удаляет из него, наряду с другими газами, кислород и уменьшает возможность образования окислов на катоде. [c.45]

Тонкими экспериментами Г. Шмидт, П. Паре и Г. Пфлейде-рер [149] показали, что ультразвуковая деполимеризация представляет собой в основном явление механического распада, в котором при наличии кавитации главную роль играет резонансное воздействие пульсирующих кавитационных пузырьков (гл. 1). При этом, в отличие от чисто звукохимических процессов, акустическая деструкция протекает также в присутствии, напри-хмер, двуокиси углерода, когда химическое действие ультразвука обычно не наблюдается [150]. В то же время сам процесс [c.61]

В общем разрыв макромолекул под действием механических сил во всех случаях происходит под действием напряжений, приложенных к макромолекулам в результате интенсивных колебаний или захлопывания кавитационных пузырьков в растворе. При повышении внешнего давления скорость деструкции постепенно понижается в результате уменьшения тенденции к образованию кавитационных пузырьков. Однако деструкция наблюдается даже при давлении 15 ат [74]. В более ранних работах это явление рассматривали как доказательство протекания деструкции в отсутствие кавитации по мнению авторов этих работ, деструкция происходила в результате действия сил трения между растворителем и растворенным веществом. Однако Вайслер [75] отметил, что, хотя приложение давления непосредственно к раствору, несомненно, устраняет кавитацию, приложение давления через газ должно просто привести к значительному увеличению количества растворенного в жидкости газа поэтому, когда мгновенное давление в любой точке понизится на 1—2 ат по сравнению со средним давлением цикла, выделится газ и пузырьки будут появляться и быстро захлопываться. Бретт и Еллинек [76] показали, что скорость деструкции полистирола под действием ультразвука сильно зависит от природы введенных в систему газов. Чем больше растворимость газа в бензоле, тем меньше видимые и звуковые проявления кавитации и тем ниже скорость деструкции. [c.85]

Аналогичные опыты были проведены со средой, не растворяющей в нормальных условиях парафин, а именно с трансформаторным маслом. Вибратором служил титанат бария. Помутнение трансформаторного масла отмечалось через 15-ь20 мин, и, хотя степень растворимости слоя парафина была в отом случае значительно меньшая, чем в опытах с керосином, этот эксперимент подтверждает возможность разрушения слоя парафина в химичесхли не активной среде в силу кавитационных явлений, возникающих в растворителе при воздействии ультразвука. [c.236]