O możliwościach wykorzystania ultradźwięków w procesach zachodzących środowisku wodnym

---- --- --- --- ---

WYZSZA SZKOŁA INŻYNIERSKA W ZIELONEJ GóRZE + ZESZYTY NAUKOWE NR 51

Nr l INZYNIERIA SRODOWISKA 1171

Ruta Leśtnian --Kordas

Jan I<ąkolewski

O MOZLl\VO S CIACH l\TYKORZYSTANIA ULTRADŹWIĘKóW

lV PROCESACH Z i \CHODZĄCYCH W śRODOWISKU \VODNYM

Summary

The paper contei ns a short rev iew of eontemparary ach ievements i n sono- c h emi stry and ot he r s process es develop.ed under the i nflue nce of ultrasani e w aves as u; ell as the practi cal appli cation s of ultrasanic field.

Fale akustyczne, a w szczególności ultradźwięki , znajdują ostatnio z astoso wanie zarów U l ') w pra ca ch badaw czych jak i w przemyśle. Zja-

wiska , jakie maj ą miejsce w polu ultradźwięków są zaskakujące. Oka- zu je się, że fa le akustyczne są siłą spraw czą za chodzących w cieczach

pro ~· es ów o charakt e:;:z ~ f izycznyn 1, fizyk o- che mic znym i biologicznym.

Z a k r es c zęstot l iw o ści ultradźwięków, których oddziaływ an ie na ma-

t eri ę mo że wyw ołać zmi any t ego typu , wynosi w zależno ś c i od rodzaju t y c h zm ian od kilku kHz d o ^około kilku MHz. Wykorzystanie ultradźwię­

ków idzie w dwóch kie r unkach, tj. u zyskiwanie przy ich p omocy info r-

m <1 Cj i o ^{właściw o ściach} s u bstanc ji lub prz ebiegu z jawis k a, ora z d o p o-

\\·o dowa ni a r e akcji chem ic znych lub innych proc e só w.

Badania wła~ ci wości ~ubstancji metodami akustycznymi

?odsta wowymi ^{w ielkościai mi} charakteryzującymi su bstancje, p r zez któ re p· :--z echo dz q fal e u ltradźwię kowe. s ą prędkość i ab sorp c ja dźwięku .

~:a ł eż noś..:: prędk ości dź więku o d budowy chemicztTiej zwią~ków , ^\Vy-

korz y slywana jest do i d e nt yf ikac j i rzę d owoś c i a min, alkoholi, izomerów ty pu o-, m -, p-.

Regu ły jak cś _ i cw e doty cz ące tego zagadnienia zostały sforn1ułowane przez Par th asarathy'ego (l), np. :

- · prę dk cś ć dźwięku jest proporcjonalna do długości cząstec zek,

- w izomera ch ort ::J prędkość dźwięku jest większa niż w izomerach me t a i para.

-- ^{- - -}

Dr inż. Rut a Leśmia n -Kord a s ^- Wyższa Szk oła Inżynierska w Zielonej Górze

D r Jan Kqkol ewskt - I nstytut K szt a łcenia Nauczycieli i Bad ań Oświato wych w Zielonej Górze

2*

20 ^{RUTA LESMIAN - K O RDA.S, UłN} KĄKOLEWSKI

Cieka\vą zależnoś ć między współczynnikiem temperaturowy m ^prędkości

dźwięku i współczynnikiem temperaturowym ^objętości molowej, ^wykrył

Rao [2 ]:

l de l d V

- 3

• - -

•

c d T _V d T

a po scałkowaniu

l l ..

- _M ^-

V ^• c ³ _- ^- const. ^- _-

c ³ - -

d

gdzie: R - ^stała Rao (molowa prędkość dźwięku)

d - gęstość ośTodka

c - prędkość dźwięku

M - ma sa cząsteczkowa

V - ^objętość molowa

R

· W :roku 1975 w Folitechnice Śląskiej [2], opracowano . ;;zybką metod ę

pomiaru ^{napięc ia} powierzchniowego - wielkości, mającej ist ot n e zna- czenie w wyjaśnianiu • mechanizmu wielu procesów przyrodnic;zych, jak

róW!Ilież i w proces ach przemysłowyc h (m .in . klarowanie wód w ^zakła­

dach przemysłowych przy zastosoWiallliu flokul ant ów) - na pods tawie po-

miaru ^{prędko ści Pozchodzen ł a się} fa li ^ul vradźwiękow e j w ciec zy.

Wykoczystano tu równalilie Auerba· cha :

O' = 6,3 . 10 ^{4 •} d . c

a -napięcie powierzchniowe d - ^gęstość cieca:y

c - prędkość rozchodzenia ^{się u ltra dźwięków.}

3

2

Absorbcja ^dźwięku w ^ośrodku p odlega temu samemu p rawu co a b sor b- cja ^światła, a mianowicie :

A = Ao · e-ax

A ':) - ampli t uda fali na ^poezątku dlrogi x A - amplituda fa li na końcu drogi x

a - współczynnik absorpcji ampli t udy

Absorpcja ^dźwięku w ośrodku ciekłym zależy od ^{czę stotliwoś ci} fal aku- stycznych. Elektro lit y absorbują dźwięk proporcjonaln ie do ładunku jo- nów, .natomia 'St wod a wykazuje absorpcję stałą. Zjaw isko absorpcji ^dźwię­

ku przez ciecz ^zostało wykorzystan e w celu w yznacz ania ^lepkości ciecz y

(wiskozymetry ultradźwiękow e).

o możtiwościac h w ykorzyst . uttradźwtęk6w w ^{procesac h} zachodzących w ^{środ . wodnym} 21

Chemiczne działanie ultradźwięków

Chemiczn e działanie ultradź.więlkó.w zostało :zaobserwowane po raz pierwszy w 1927 roku przez Richa:rdsa i Loomisa [4]. Wśród aeakc ji wy-

\V Ot8111ych dzi:ała~n : iem ultradź-więków ( , reakcje sanochemiczne) należy wy-

mienić : utlenianie, ^redukcję, przyspieszanie hydrolizy i ^rozkładu wielu

z wiązków, poltmeryzację i inne.

Największe zainteresowanie chemików ^wzbudziły reakcje powodo- wane nadź.więkawiao:liem wody i roztworu jodku potasowego. Zauważono

bowiem, że nadźw.iękowiona woda wykazuje własnośc·i utleniające. Ba- danta anali!tyc.7Jne ^{wykaz·ały obecność} w niej nadtlenku wodoru "[5] . Po- jawienie ^się tego ^związku, oraz wszelkie inne procesy chemiczne ^wiążą

się ze zjawiskiem kawitacji. Z jawisko kawitacji powstaje wtedy, gdy ciecz zostaje poddana · ^{działoo ~iu} zmiennego ^{ciśnienia .} Pod wpływem

zmiennego ciśnienia w fazie rozprężania dochodzi do przezwyciężenia sił spójn o ści i powstawania ^{pęcherz y} ków próżniowych, wypełnionych częś­

ci owo ^parą, oraz pęcherzyków zawierających r oz puszc zony w ciec . zy gaz.

Pęche~zyki t e majdują się w ciągłym r u.chu . W ob s zarze, w którym wy-

stępu je kaw it ac j a obserwuje ^się p owstawanie oraz gwał•towne zapadanie

s ię pęcherzyków próżni rowyc h, a ^{ta 1kże} drgania mikroskopijnych ^pęche­

rzyków gazowych.

W g najnowszych ^{po glądów w pęcherz y kach} kawita cyjnych tworzą sd.ę ładunkli elektryczne, powodujące . mikrowyładowania, prowadzące do roz-

kładu wody i powst awa mia woln yc h r odników, będących prz yczyną reaik- cji chemi cznych. W g innych teorii [6], w pęcherzykach kawitacyjnych

w fazie adiabatyc z n ego sprężania następuje znaczny wzrost temperatury, co umożliwia pr oces dysocj ac ji termicznej cząsteczek . W przypadku czą­

steczek w ody pro ces ten można zanotować róWinania· mi:

, . ^HOH~H+OH

OH + ^{OH --*H} 2 0 2

OH + ^{OH --*H} 2 0 + ^O

H + H -+H z

Powsta jące wolne rodn& i H i OH [7], chaTakteryzują się wysoką aktyw-

no ścią chemifczną i reagując z obojętnymi cząstec:l)kami, zapoczą tkowuj~

reakcje łańcuchowe. Rodniki ^mogą też reagować ze ^{sobą .} W wyniku ^syn- tezy rodników · wodorotlenowych powst aje bitmer HO : OH, czyli woda

utleniona. Woda wy kazuje \Zdolności utleniają ce jesz c ze przez trzy dni po prze!'IWaniu nad:ZJwiękawia111ia, pod ezas gdy uakty\.Wlienie wody przez na-

świetlanie np. promieniami Roentgena z.nika wraz z przerwa n iem napro-

mieniowywania.

22 ^{R U T A L E ŚMI. 4. N - KORDAS, J A X KĄ K OLEWS K I}

-- -- -- -- ---- ---- --- ---- ---- --- -- ---- ----

Istnia ły przypusz czen b [8}, ^{ż e w p ęch erz y kach} k awitacyj ny ch ^{two rzyć}

się może obok nadtl e n ku · wodor u , także ozon 0 _{3 .} Wyniki bad ań p r zepr o- wadz on ych w 196 9 roku prz ez R. O . Prudhomme [9] ^{za prz eczają} temu.

Obeeno ści te go gaz u nie potwi e:rdzono w wodzie czystej, jak ^{r óWilli e ż} w r aztwo r ac h kw aśny ch i alkal icznych , mimo stosawania bardzo c z ułych

odc zynn ików. P r u dho m . : . me p r zyj m uj e jedna k, ż e p owsta wanie oz.on u jest

m ożli w e , ale zostaj e on zniszczo ny p rz e z fa le ultradźwiękowe w m o n1en- cie p o wstawania, w odne ro~two ry ozonu u legają bo wiem ba rdzo szy b- k ielnu roz kład· : n v i pod wpływ em ultradźw ięk ów.

O be ::n ie podejmo,wB~ne s ą p r ób y zas t os owania ^u ltradźwięków do nisz- czen ia śl adów oz a nu powst· ają cych w cieczac h poddawanych dz iała niu

teg o gaz u w celu steryl iza cji. Efektownytn przykładem proc esu sono ch e- mic zn e go jest ^{roz kł ad} wodnego ro ztworu jodku potasoweg0 . W ydziela nie

się w o1nego jodu z roztworu KJ uważan e j est za reakc ję wtórną . Utwo - Dzony w pęche rzykach ka ' witacy jnych nadtlenek wodoru utlenia jodek

p~tasowy

Wa ru nkiem konieczny a1 ^{wywoł a nia} tej reakcji jest ^{obe cność} tl enu w roz- twor ze [10 ]. Proces y te , mo dyfikowane różnymi wa r un k ami, zostały dość

obszernie prz ebadane i ^{stanowią podsta wę} chemii ult~adżwięk ów. Przy-

kład em red ukuj ąc ego dzia łania ultradźwięków jest rozkład KMn0 ₄ d o Mn0 ₂ l ub so li manga n awych . Odbarwienie nadmanganianu potasowe go n ie za chodzi w polu ultradźwięków w o bea ności katalazy [1 1 J . ^{Dowo dzi}

t o, ż e proces ten jest związany z szybszym roz kładem H ₂ 0 ₂ przez k atalazę niż p rzez KMn0 ₄ ^.

Z askakują ce zjawisko stwie r dz ili Kow alscy [12] . Podc zas ^{zobo jętnia­}

nia kwa su ^{z asadą,} w ^pobliżu punk tu ^{zobo jętn iania ,} ust ala ^{się p rę dkość} razchodzenia si~ ult radźwiękó w. Istnieje ·wię c możHwość w yz na c zania

punkt6w ^{zoboj ętn ie nia} na podst awie pomiar u ^{prę dkoś c i} rozch odzenia ^się fali ^ul bradżwiękowej . Waż ne zna czenie p rak tyczne n1a reakc ja utl eniania

so2 ^{w p olu ult radźwiękó w w obecności tlen u , bez u działu ka talizato -}

ra [1 3]. Zao b s erwow a n o wiele innych int er esujących · z j awisk za c hodzą­

cy ch ^w polu ultr adźwię ków ja.k: przy spi eszanie hydrohzy siarczanu n1e- tylowego , nadsia rczanu potasowego , octanu etylowego, ^r~dukcję kwasu

c:hlorozlo t o \vego, r edukc j ę azotu wo bec wodoru do amonia~u, w ytrącan ie

chl or ku rtęciaw eg J z roztwor u c hl or ku rtę c iowego , u wc da rnianie gl ikozy

d~ d - sorbitu b e i stosowani a wysokich ciśnień, przy s p ieszanie polime-

ryza c- ji aldehydu oct owego, akry lonitrylu , styrenu i innych monomer ów.

o ^{możli wościach wy k o rzyst. ul tra dźw ię ków w} proc esa c h za ch o dzq c y c h w środ . w odnym 23

Fizykochemiczn e działanic ultrad i. więków

Procesy fizykochemic zne wywołane działaniem fal ultradźwiękowych zależą o d wartośc i natężenia fali ultradźwiękowej. Przy natężeniu niż­

szym od progu kawita c ji [14] w układach rozproszonych zachodzi pod

w·pływem ultradź,.vięków tylko koagulacja, ^powyżej progu kawitacji roz- poczyna się proces dyspergowania.

Dyspergujące dzia ł anie ultradźwięków zaobserwowano w takic h pro- c esach rozdrabniania jak wytwarzanie emulsji, rozdrabn ianie ciał sta-

łych w ciec ' zach czy peptyza c ja osadów. ^{S topień} dyspersji emuis ji otrzy- many na drodze nadźwięka·wiania jest porównywalny z otrzymanym za

pomocą młyn a koloidalnego , c o p r zy bardzo krótkim wymaganym czasie e kspozyc j i (od kilku sekund d o kilkudziesięciu minut), stanowi o niewąt­

pl i wej p rzewadze tej metody.

Met cdą ultradźwiękową otrzymano niemożliwe do uzyskania 1 na innej drodze emuls je rtęci w wodzie. Opracowano akustycz ną n1etodę sporzą­

d zania bardzo aktywnej zaw ies iny DDT. Drobnoziarniste emulsje tłuszczu

w cieczy stosu j e się w fa r macji d o produkc ji zastrzyków, w kosmetyce i przemyśle spożywc zym . Według najnowszych ^poglądów, p r o ces dysper- gowania · w polu akustycznym j e st wynikiem zjawiska kawitacji i ka- pilarnych f a l powierzchnio\vyń ch o ba r dzo małej długości, nie przenika-

jących w ^{głąb ośrodka ,} któr e wg Eisenmengera [15] ^{mogą powstawać} na p owierz chn i cieczy , poddanej działa n iu fal akustycznych o wys tarczająco dużym na t ężen i u . Koagulacja lub ogólniej aglomeracja zawieszony r h w ga zie ^c ząstecze~< cieczy ^(mgła) i ^{ci a ł stałych} (dym , ^pył) zachodzi samOlst -

nie w w y niku działania s ił grawitacyjnych , jeś li cząstki różnią się k~ ztał­

tem i wymi arami , a tym s amym p rę dkością o pada nia w o ś rodku o da- ne j lepkoś ci.

Zwiększenie prędkoś c i aglomera c ji aerozolu n1a duże zna czenie prze-

m ysłowe. Do tra d ycyjny C' h metod sto s owanych w prze1nyśl c chemicznym

należ c: : filtry , ^{odpyla ~ze} el ektrostatyc zne Cot re lla c zy ^{zwi l żanie} a er ozolu przez rozpy lani e cie c zy . P o r oku 195 0 zaczęły po j awiać ~ ię wiado1noś c i

o ^{m o żliwoś ': i} zastGSowani a metody akustyc znej d o odzyskiwania cennych

m ateriałów rozpylon ych w dyszach hut lub fab r yk, a ^także w celu oczysz- cza nia atm osfery. Zaprojektowan o i zbudowano [14] instala c je przemy-

s łowe skł a daj ąc e się z komory akustycwej i umieszc zonej na szczycie s yreny . Wprowadzon e d ~ kmnory aer o z ole ulegały pod wpły wem fal aku- s t y cznych w przeciąg u kilku sekund ( najlepsz e wyniki uzyskano przy za· -

s t osowaniu fal o częstotliwości słyszalnej) wystar c zająco dużej aglo m e - ra c ji ,skąd przeprowadzone były d o cyk lonó w. Uzyskano tą drogą aglo-

mera cj ę pyłu cementu ~ mgł y kwasu s ia r kowego i r egenerac j ę sody w pa-

pierni.

24 ^{RUTA L ESM I AN-KOR DAS, JAN} KĄKOLEWSKI

O mstosowaiiliu metody akustycZiilej do oczysztzania atmosfery wia- domo bardzo ^{mało .} Znme ^są je dynie p r óby roz praszania ^mgły na lotnis- ka c h , um ieszczanie syren na kom inach f a b rycznych. Kl()agu lacy jne dzia-

łanie ultradźwięków w cieczach ^może spowodować rozwarstwienie ^się emulsji lub ^{strąceni e} zawieszonych ^{ciał stały c} h. Włókna celulozy ^{w ście­}

kach pochodzących z falbryk papieru w wyniku ^działania fal ultradźwię­

kowych zbijały się w ^{większ€ cząstki pr zyb} ierające kształt kłębków, któ - re ^można· było łatwo oddzielić prz ez ^{filtrac j ę} (ba daJil ia lab oratoryjne).

Wiele ^doniesień traktuje o ^wpływie fa l ultradźwiękowyc h na p rocesy elektrodowe [16, 17]. Zjaw is ko to polega na zmianie nadnapięcia wodo~ ru.

Informac je te próbowaliśmy wyk orzy stać w naszych badan iach nad elek-

troreduk cj ą związików wooadu . Fosługując się generart vre 1n ^{ultradźwię ­} ków DI-22 , przeprowadziliśmy wstępne bada nia ^{wp ływu u} ltradźwięków

'll!a ^{katodową Tedukc j ę} V (IV) ^-+ V (III) ^-+ V (II). Jako substancję wyjś­

diOwą stosowano ^k!Waśny 0,1 N roztwór siarczan u wanadyl u VOS0 _4•

Zmiennymi param etrami ^były czas i ^{częs t otliwość} fa l u l tra dźwiękowych .

Stwierdzano nieznacm1y ^{wpły w} przyspieszaj ący fal ultradźwiękowych na proces elektroredukcji. Wydaj e ^{się , że} celowym ^byłoby prowadzenie dal- szy c h ^hadań w tym kierrmku, przy innych parametrach doświadczalnych.

Efekty działania ultradźwięków na mikroorganizmy

Ju ż w 1928 roku Harr-v e y i L oomis stwierdzili, ^że ultradźwięki działają niszcząco !Ila bakteri e. Od tego czasu przeprowadzono wiele prac ^dotyczą­

cych ^'wpływu !al ^{ultradźwię kowych} na zachowanie ^się mikroorganizmó w . Uzyskiwane wyniki ^były ·często zupełmie różne. Obok zaobserwowane j

podwyższonej aglutynacji i ca~k<>wite go ZJniszczenia bak terii uzyskano efekty prz€Ci'Wlile, mianowicie, zwiększenie ilości komórek.

Wydaje się, że przyczyną ta1 k odmiennych wyników był różny czas

nadźwię~ awiania bodowl 1 i bakteryjnJllch. Beokwith i W eaver [18] oraz Yawoi ⁱ Nakohava [19] zauważyli, że r balrdzo krótkie oddziaływanie ultra-

dźmięków p owoduj e początkowo mechan iczne oddzielenie komórek po- przednio zlepionych. ^{T a k że} Futchtbauer i Theisman [ 20] nadźwiekawia­

jąc kolanie sarcm i strreptdkoków srtJwier.dzają przyrost ^ilości ko lonii, ^tłu­

macząc ten fakt rozluźnieniem p acz · ek hakteryjiilych na posz cz ególne zdol- ne d o ^życia koki, jak ^również rozerwaniem ^{się łańcuchów} s treptokoków .

Róme gatunki bakterii ^wykazują odmienne za chowanie ^się w polu ultra-

dźwięków.

P.r zy ^cz ęstotliwości f ali 4,6 MHz bakt erie tyf us u oraz duru br zusznego

ulegają całkowitemu .zniszczeniu, ^{pod o za~S} gdy sta f y}o kok i i ^{st~Te ptokoki}

zostają uszkodzone tylko ^częściowo [21] . Podobnie r ó-Me szczepy tego sa -

mego gatwnk u bakt e r ii wykazuj ą inną odporność n a działanie fal ultra-

o możttwośctach wykor:zyst. ultradźwięków w procesach zachodzqcych w środ. wodnym 25

dźwiękowych [22]. Efekt niszczącego działania ultradźwięków na bak- terie jest ponadto uwarunkowany ich wieikościę [23) i kształtem [24]

(bakterie pałeczkowe zostają łatwiej zabite niż kuliste tj. koki), a także stężeniem zawiesiny [25). Inaktywujące działanie ultradźwięków wystę­

puje tylko w cieczy zawierającej powietrze lub gaz. Stąd też rozpad bak- terii następuje w polu akustycZJnym nawet pod nieobecność tlenu, wobec

środków redukujących jak np. wodoru [26).

Przyjmuje się, że powstawanie pęcherzyków kawitacyjnych zachodzi na powiel"Z'Chni bakterii, ponieważ siły wiążące między komórką bakte-

ryjną a otaczającą ją cieczą są mniejsze od sił międzymolekularnych wy-

stępujących w samej cieczy. Większość autorów uważa, że fale ultra-

dmviękowe powodują mechaniczne ni:szczenie bakterii. Potwierdzeniem

są zdjęcia uszkodzonych bakterii dyfterytu, wykazujące miszezenie mem- brany komórkowej [27]. Spadek mętności i zwiększona przepuszczalność światła nadźwiękawianych zawiesin bakterii tłumaczony jest rów;nież mo-

żliwością rozpuszczania związków samej komórki. Wskazują na to pr.ze- prowadzone przez Hampesha [28] badania z zawiesinami bakterii coli nad-

dźwiękawianymi fa1a.mi o częstotliwości l MHz i ~ntensyw;ności 3,2 W /cm2,

stwierdzające znaczny ubytek azotu bakteryjnego (od 46 do 66%) i zwięk­

szenie azotu w roztworze. Na podstawie Z'llanych, przeprowadzonych prac, ~ stosunkowo dużej ich liczby, trudno byłoby sprecyzować op- tymalne palTametry bakteriobójczego działania ultradźwięków.

W ogó1nych zarysach mo2ma przyjąć, że:

l) wzrost temperatury ułatwia proces niszczenia bakterii,

2) przy tym samym czasie i intensywności, wyższa częstotliwość fal

zwiększa działanie bakteriobójcze,

3) korzystne jest przedłużanie czasu nadźwiękawiania,

4) optyma1na wartość natężenia fali ultradźwiękowej jest charaktery- stycZJna dla danego gatrmku bakterii, przy czym skutec:zmość działania

bakteriobójczego nie zawsze jest funkcją liniową intensywności fali

ultradźwię'kowej .

.A!nalogiczn.ie jak bakterie zachowują się w polu akustycznym odpowia-

dające im bakteriofagi [29]. Inaktywacja bakteriofagów jest funkcją ich

wielkości.

Bakteriobójcze działanie ultradźwięków stwarza moż1iwości praktycz- nego wykorzystania ich do sterylizacji wody, mleka i innych płynów.

Przeprowadzono wiele badań w tej dziedzinie. Pró'by sterylizacji wody za pośrednictwem ultradźwięków przeprowadzone zostały między innymi przez Ł. G. Falkowską [30]. W chaTakterze doświadczalnych bakterii za- stosowano komórki bakterii coli, bakterii aerogenes oraz spory bakterii subtilis. Stosując stałą częstotliwość ultradźwięków, badano wpływ inten-

sywności fali ultradźwiękowej na stopień odkażania wody (rys. l). Przy

26 ^{RUTA L EŚM JAN-KORDAS . JAN} KĄKOLEWSKJ

'f,O ^- --

l _l

0 , 8

- l

• l

_!

•

---

• ^\

•

\ _{l l l} ^l

-~·

l _. .

l .

0, 6

- l _•

\ l

1 \

- _l

0 , 2.

.

o

O 0,3 0,7 1 ,2 1 , 8 ri /C m ² / NT€.tiSYWNOSC U LTI2,fOŹłYIĘKÓ N

Ry s. 1. Wp Ływ i ntensywnoś c i faLi uUra,dźwiękowe _j na sto p i eń odkażania wody

int ensywności w p rzeciziale 0,3 - l ,2 W /cm2 pr.lebieg k r zywej odpowiada

. , -

emp1rycznemu r ownan1u

- - = N ^{e - L 4 X}

N - ^ilość bakterii po nadźwiękawianiu

N ₀ ^- ilość bak t e r ii przed nadźwiękaw ianiem

x - mten sy wność fali ultrad~więkowej w W /cm2.

Powyżej 1,2 W/cm ² proces obum ierania bak terii ulega p rzys pieszeniu i rośnie proporc j onalnie do inten sywnośc i fa li. Fala ultrad źwię k owa o in-

-

O możliwośctach wykorzyst . ul tra dźtv 'ięltów w pmces ach zacho dzq,cych w środ . wodnym 27

--

te:nsywnośtci . 1,8 W / c m ² po woduj e o dkażanie w od y w 99,8 %. Poll1ad to

s t wierdz 8n 0

ż e podsta wow <ł ma sa b a k terii ginie w czasie C' d 2 d o 5 s ek.

n p roce nt giną cych bakterii p T zy grub ości wa rstwy wody d o 10 c m jest je c:Lnako w y .

E fe k t dzi ała.nia bakte riobójczeg o j e st taki sam dla wszys t ki c h wy- tnienionych wy ż e j rodzaj ó w bak t e rii i nie zal eż y od mętności (do 50 m g/ l) oTa z b arwy w ody. Wsz y st k ie te dane, j ak również ist ot n y as pekt srnakowy i zapach owy, ws kazuj ą n a prz ewagę meto d y u ltra dź więkow ej

nad metod ~ ch emiczn ą ) stos ują cą jako czynnik b a kter iabój cz y - chlor . Ograniczeniel n · metody ultradźwiękowej je s t koniecznoś ć sto s owania sys t e r n u prze pł y w owego ci ec zy w e zasie nadźwiękawiania. B adania nad

dezyn fekcją i oczyszczaniem wód ściekowych · prz y z astosowa n i u ultra~

dźwięków, p rz e pr owadz one został y ta kże p r zez Mel zera [31] . H h:; t oria

ultJ : adźwię k ów lic z y s obi e zal edwie pó ł wieku. Nagromaruony obszerny mater i al do świad czaln y n i e zosta ł jes z cze dos tatecznie uporz ą dkowan~T

i p od b u d owany teorią mechanizmu dz ia łania . Cz ęst o in t erp reta c ja z j awisk j est niejednozn ae zna .

Wia do mo na pewno, że warun kie m zajścia tych proc e s ów jest obec-

n uś :~ śr o dowisk a wodn ego i kawita c j i gazowej . Fakt t en sug e ruje dals z y k ier une k r o zwoju t ej dz· ied z in y nauk i. Należy sądzić, że Jalsz e badania

\V tym za k resie przy niosą obok ciek awych szcz egół ów teoretyczn y ch

i ro7. -vviązań istotn ych dl a prz emysł u , prace n1o gące o dda ć · usł ugi w za- g adn ieniach ochr on y śro dowiska jak : u z d at nia n ie w od y, u t ylizac j a

i oczys?:cza n ie ścieków .

SPI S L ITE R A TUR Y

[l~. S. Pa r t h a s ar a t h y, A nn . P hysik, 6 , 12, 8 (1 9 53 ).

[ :~J . R. R a o) J. C h em . Phys, 9 , 682 (194 1).

[3 1. R. Ko wa l ska, J. Bień , (; az , w oda i te c!1 . nkia sanitarna , 5, 178 (1075).

HJ . ^{W. T. R ichar d s , A . L . L o o m i s , J. Am.} Chem. Soc. , 49, 3086 ( 1927}.

f5 ] . H . B e u t h e, Z. P hys . C h e m . A bt. A , 1 63 , 161 ( 19 33).

f 6]. M. E. F itzgerald, V. Criffin g, J. S ullivan, J . Chem Ph ys . 25, 926 (1 956).

(7]. N. M i l l er, T ra n s . F araday Soc . 46 , 546 (1 950 ).

[BJ. M . H a ⁱ s s ⁱ n sk y , A . M a n g e o t, Nuovo cirn . 4, 1086 ( 19 56) . (9]. R. O . Pru d h o m m e, A rchiwum Akustyki, l, 4 (1 969).

[10]. N. W a \\' r z y ^{czek , N} n ^{ar d z i ck i, E. B o i e k, P r ace Il} Seminarium Ohvartego z Ak u st yki, Olszty n , 7- 10.XI.1955.

[11]. S . J ó ź ki e w i c z, Praca r e fero wana na osi edzeniu Komi sji M atcmatyczno-

- P rzyro ~ln iczej P TPN w dniu 19 X II 1958.

[ 12]. E . K o w a l s ka, W . K owa l s k i. M . B o d z e k, O . Kom i n e k, A rchiwum Akust yki, W arsza\> va, l , 3 (19 68).

[13 ]. S . W i t e k o~- a. Praca referowana n a I V S eminariu m O tw art ym w Ols zt yni e ,

195 7.

28 ^RUTA LESMIAN-KORDAS, JAN KĄKOLEWSKI

[14]. PI"aca zbiorowa "Ultradźwięki w chemii", PWN, W-wa (1968).

[15]. W. E i s e n m a n g er, Ccustica, 9, 327 (1959).

[16]. F. l. Kuk o z, Prim, utraak. is!.L wieszcz., 16, 47 (1962).

[17]. N. M o r i g u c h i, J. Chem. S0c. Ja pan, 55, 751 (1934).

[18]. B e ck w i t h T. D. und C. E. W e a v er: Sonie, energy as a lethal agent for yeast and bacteria - J. Bacteriology Bd. 32 (1936) s. 361/371.

[19]. Y a w o i H. und W. N ak a h a r a. Etfect of short exposur e to supersanic wa- ves on vaccine virus and some bakteria - Jap. J. exp. Md. Bd. 12 (1934) s. 131/135.

[20]. F i.i c h t b a u er H. und H. T h e i s m a n n: Zur Wirkung des Ultraschalls aut Bakterien - Naturwiss. Bd. 36 (1949) s. 346/347.

[21]. Ak i ya m a S., Ober die bakterizide Wirkung der Ultraschallwelen Tohoku J.

exp. Med. Bd. 30 (1936) s. 192/195.

[22]. L aport e R. und J. L o i s e l e u r: Sur le degre de resistance des souches de bacilles tuberculeux ci la desintegration par les ultrasans - Ann. de l'In- stitute Pasteur Bd. 71 (1945) s. 275/8.

[23]. B o u g er M., P. Gr a b ar und R. O. P r u d h o m m e: Action des ultrasans sur les antigens. - C. R. Congres Internat. de Microbiologie de Copenhaque 1947.

[24]. B e ar d P. J. und W. G a n tv o ort, Observations on Supersonie vibraiion - J. Bacteriol. Bd. 36 (1938) s. 36.

[25]. S t u m p f P. K., D. E. Gr e e n und F. W. S m i t h, Ultrasanic disintegration as a method ot extractiong bacterial enzymes - J. Bacteriol. Bd. 51 (1946) s. 487/493.

[26]. Rouyer M., P. Grabarund R. O. Prudhomme: Action des ultrasans sur des antigenes. - C. R. Congres Internat. de Miarobiologie de Copenhaque 1947.

(27]. T h e i s m a n H. und K. H. W a 11 h a

u

[28]. H o m p e s c h H.: Ober den Mechanismus der bakterioziden Wirkung der Ul- traschallwellen. Der Ultraschan in der Medizin Bd. l (1949) s. 218/224.

[29]. B e u m er J. und M. P. B e u m er-J o c h m a n s, Etude d u comportement aux ultrasans des bacteriophages fixe sles bacteries Sensibles - Ann. Inst.

Pasteur Bd. 79 (1950) s. 860/877.

[30]. L. N. F a l k o w ska, Gigijena i Sani t., l, 11 (1956).

[31]. O. M e l z er, Voda, 8, 157 (1958).

- Pozycje literaturowe 18--29 cytowano za L. B e r g m a n, Der Ultraschall, S. Hi.rzel Veglag Zi.irich 1954.