去离子水中的空化

上一篇博文讨论了很多可能场所对空化气泡形成的可能影响，以至于没有足够的能量可以供足够多的气泡生长到足以发生内爆的大小。  这带来了一个问题，即反过来也是可能的。  简而言之，如果并没有足够的空化“种子”可用的话是不是也会如此。  这个问题的答案是“是”，尽管这一前提条件获得了很多支持，但在工业清洗应用中这很少会成为一个问题。

我们可以立刻想到的一个例子便是在逆向渗透 (RO) 和去离子化处理所得超纯水中形成空化时所面临的困难。  逆向渗透能够去除非常小的颗粒物（小到分子级），而去离子化则能够将可能存在的离子除去。  所带来的结果便是我们在工业清洗中能够遇到的最纯净的水。

注 – 一种常见的错误观点是“蒸馏水”是最纯净的水。 实际上，虽然蒸馏水中的有机物和颗粒物含量非常低，但很可能还含有溶解的气体和溶解的固体。 在例如必须避免有机污染物和致病污染物的医疗应用中必须要用到蒸馏水。 但除了医疗领域外，蒸馏水在工业清洗领域几乎用不到。   通常，经过逆向渗透和 / 或去离子化处理的水具有更优的性能，且比蒸馏水更具经济性。

一般认为利用这种方法处理的水非常难以空化，但一旦实现空化，空化气泡的内爆便会具有很高能量且和活性，甚至于可能会对敏感的基材造成破坏。  所以问题来了，“对于去离子水用户来说这意味着什么？”  很多情况下这一问题的答案是“影响不大。”

高纯度去离子水（18 兆欧或更高）在常规工业清洗环境中并不现实。  缺少离子的水会迅速从周围获取离子，除非将其保持在极为受控的条件下。  在处于受控条件下的敞口水箱中，可以达到 7 到 10 兆欧的电阻率，但这非常困难，通常需要不断地重复通过去离子树脂混床循环处理进行“再抛光”。  在大多数工业清洗应用中，一到两兆欧的电阻率对于冲洗用途来说便已够用，这样电阻率在很多情况下甚至都是“大材小用”。  在大多数应用中，使用电阻率为 500 千欧到 1 兆欧的水即可实现“无斑”干燥。

但也有一些工艺过程确实需要用到电阻率超过 18 兆欧的水。  但在这些工艺应用中，很少涉及到使用超声波。  纯度如此之高的水的作用是吸收之前冲洗步骤后留下的最终残余物。  这一吸收过程发生在分子筛上，主要“作用因子”是离子吸引力。  在这里，超声波活动并没有什么意义。

所以，在整体上，尽管知道将去离子水进行空化十分困难，但这很少被认为是个问题。  在冲洗过程中，上游工艺处理步骤通常会留下足够多的残余物，成为有效超声波空化所需的“种子”，这使得所面临的唯一真正挑战其实是在水箱重新注水之后将其做好使用准备的工作。  在需要水电阻率高于 1 到 2 兆欧范围的应用中，空化也不会有太多增强效果。

尽管各种应用都有不同，均有各自独有的挑战，但在对去离子水进行空化方面所面临的困难，对工艺过程开发的总体影响其实很小。  大多数情况下，为改善空化所采取的措施将能够充分降低水质，可以抵消超声波所带来的任何改善。

 – FJF –