超声波清洗工作参数主要包括超声波频率、超声强度、清洗时长。为了获得较高的清洗效率,超声波频率选择了 28 , 45 , 100kHz 3 种,超声强度选择了 20 ,50 , 100W 3 种振子,清洗时长分成 10 , 20 , 30s 3 种情况,根据各因素进行正交试验分析,可得出因素的主次顺序为超声波频率、超声强度、清洗时长。
试验结果发现:
1 )超声波发生器的工作频率高,空化程度低,产生空化所需的声强须更大,工作频率低,空化容易发生;
2 )超声功率越大,声强越大,膜清洗的时长越短、洗净率越高,但伴随膜损伤程度上升,多次反复清洗后,容易造成膜穿孔、导致膜彻底损坏;综上,超声波清洗既要提高薄膜透氧通量、降低膜污染,又要尽可能减小对薄膜的损伤,或只产生轻微损伤,以达到延长薄膜寿命,延长溶解氧在线测量的运行时间,故超声波发生器的最佳参数为 28kHz 工作频率、 50W 振子、清洗时长 20s 。
然而,在清洗试验中发现,超声波会使传感器内的电解液发生浓差极化现象,即在两电极附近的电解液浓度明显高于电解液本体,传感器阳极或阴极的电极电位与本体溶液浓度所产生的平衡电位发生严重偏离,导致传感器输出电流值巨变,测量值骤然变大,无法真实反映正常的溶解氧含量。 为此,在清洗过程中及清洗之后一小段时间内,停止数据采样,防止采集到偏离真实值极大的错误数据。