目前超声波用于工业清洗方面是十分广泛的 , 也是很成功的。超声波清洗的物理机制归结为声空化、冲击波、微声流以及清洗液超声振动本身的效应 , 主要表现在 :
(1) 存在于液体中的微气泡 ( 空化核 ) 在声场的作用下振动 , 当声压达到一定值时 , 气泡将迅速变大 ,然后突然闭合 , 在气泡闭合时产生的冲击水波能在其周围瞬间产生上千个大气压的压力 , 以此破坏不溶性污物而使它们分散在清洗液中。
(2) 蒸气型空化对污物层的直接反复冲击 , 一方面破坏污物与清洗件表面的吸附 ; 另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而与清洗件表面脱离。
(3) 气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗 , 污物一旦有缝 , 气泡就可以“钻入”裂缝中振动 , 使污层脱落。
(4) 对于有油污包裹的固体粒子 , 由于超声空化的作用 , 两种液体在界面迅速分散而乳化 , 固体粒子即脱落。对于精密工件上的空穴、狭缝、微孔及小洞等死角 通常的洗刷很难起作用 , 利用超声波清洗则可达到理想效果。超声波与其他清洗手段相比具有以下优点 :
①清洗效果优于其他方法 , 如若超声清洗效果定为 100 % , 则刷洗、蒸汽清洗、溶剂压力清洗和浸泡分别为 90 % 、 35 % 、 30 % 和 15 %;
②清洗质量高 , 清洗效果均匀 , 一致性好 ;
③缩短清洗时间并节能 , 降低生产成本 ;
④降低工人的生产强度 , 改善劳动条件 ;
⑤绿色环保 , 超声波清洗所采用的洗涤剂为低污染型 , 易于降解。表1 ( 见下页 ) 是超声波洗衣机与普通洗衣机的洗涤效果对比 。崔运花研究了不同条件下的 超声波洗毛效果 , 并与传统乳化洗毛进行了对比。研究结果表明 , 利用超声波洗毛可以降低洗毛温度、缩短洗毛时间、降低洗剂和助剂用量。利用超声波所得的洗净毛蓬松性好 , 羊毛之间不发生纠缠 , 白度高且洗净毛中几乎无细小杂质。另外 , 超声波在洗毛的同时 , 对羊毛鳞片有蚀刻作用。经过超声波洗毛所得洗净毛纤维鳞片变钝、变光 , 摩擦效应降低。且超声波洗毛所得洗净毛纤维细度分布更趋集中 , 长时间超声波洗毛会使羊毛纤维直径变小 , 断裂伸长增大 , 但对纤维断裂强力无明显损伤。目前国内已有厂家推出超声波洗衣机。与传统洗涤方式不同 , 超声波洗衣机主要利用超声波的“空化”作用 , 产生巨大能量 , 将污垢从衣上“震”下来溶解到水中 , 然后再通过内筒的转动对衣物进行摔打和水流穿透 , 洗净衣物 ; 而普通洗衣机一般是用洗涤剂与衣物上的污垢发生化学反应 , 再用清水将污垢排出机外 , 达到洗净衣物的目的 , 但是这种洁净作用比较有限 , 只能清洁衣物表面 , 衣物表面残留的洗衣粉或洗涤剂可能刺激人体皮肤。用超声波洗衣 , 优点是环保。普通含磷洗衣粉中 , 起软化水作用的是三聚磷酸钠 , 其洗衣粉的洗涤废水排入下水道后再流入河流湖泊是造成水质富营养化的磷源之一 ; 无磷洗衣粉采用的 4A 沸石作代磷助剂有可能堵塞下水道 , 产生大量的废弃物 , 增大三废处理量。超声波洗衣机不仅无污染 , 而且比普通洗衣机节水 1/ 3 。
