0 引言

中国具有栽培中草药的传统和历史，很多地方大面积种植根类中草药，如人参、当归、黄（红）芪、大黄和党参等，而根类中草药表面、支根间都无一例外的带有大量泥土、甚至病原生物及虫卵等，在中草药的深加工、贮藏和运销之前都要经过净洗和晾晒，不仅用水量大而且劳动强度高，有些药农或加工企业，为了达到洗涤速度快、洗涤干净的目的，甚至有使用化学洗涤剂的情况；有些中草药在储藏之前或贮藏过程中,为了防止中草药的霉烂、虫蛀,往往还要用硫磺进行熏蒸处理。显然，根类中草药的净洗与储藏，不仅耗水多、污染水环境，且会受到化学洗涤剂和硫磺的二次污染。所以，在根类中草药的净洗方面，有待于探索一种在尽可能减少有效成分散失的基础上，既能减少用水量、降低劳动强度、净洗程度高，并有可能对虫卵和病源微生物有抑制作用的安全无污染、的净洗技术。超声波清洗技术因其不受清洗件表面复杂形状的限制，具有清洗时间快、效果好和无污染等特点，而被广泛应用于表面结构复杂、清洁度要求高的器件清洗，在根类中草药的净洗方面，引进超声波清洗技术、开发出超声波净洗设备，无疑是根类中草药实现快速、节水、无污染净洗的一条有效途径。

1 超声波清洗技术及应用状况

20世纪30年代早期人们已开始超声波在清洗方面的尝试，而超声波清洗技术的实现是在20世纪50年代，当时使用的超声波工作频率在20kHz～40 kHz之间，该范围内的超声波可以对工件施加非常巨大的能量，尤其适用于清除牢固地附着在基底上的污垢和其它清洗手段不能很好发挥作用的场合，但超声波强大的能量也会损伤粘有污垢而性质脆弱的基底材料。然而，随着超声波领域中出现的一些技术革新和中高频超声波清洗技术的发展，不仅提高了清除敏感基底上的污物的安全系数，且清洗的领域更加广泛。如，用高频超声波清洗，可以去除掉半导体材料表面上的超细污垢微粒，并且不会损伤基底材料的表面[1]。超声波洗涤技术具有不同于其它清洗技术的很多优点：（1）速度快，质量高，超声清洗一般只需数分钟到数十分钟，且清洗效果好。（2）不受清洗件表面复杂形状的限制，凡是清洗液能浸到，空化能产生的地方都有清洗作用。如物件表面的空穴，凹槽，狭缝，微孔等都能得到清洗。（3）某些场合可以用水剂代替油或有机溶剂进行清洗，对于需要用酸或碱清洗的某些零部件，用超声清洗可以降低酸碱的浓度，故而能减少污染，降低成本[2]，正因为如此，超声清洗得到了越来越广泛的应用。如：日常生活餐具眼镜、首饰，制药工业中的瓶、塞，电子工业电路板，金属行业，精密光学仪器等的清洗。

2 超声波洗涤的原理

通常把声学频率为2×104Hz～109Hz的声波称为超声波。超声波在液体介质中传播时会产生空化效应、机械效应（声冲流、冲击波、微射流）、热效应（局部高温高压、整体升温）、活化效应和剪切效应，以及超声波振动在清洗液中引起质点很大的振动速度和加速度等[3]。空化效应使得液体介质中空化气泡突然闭合时发出的冲击波和射流可在其周围产生上千个大气压力，对污层的直接反复冲击，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破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中，同时气泡还可“钻入”缝隙和裂缝中震动，使污垢脱落，能够清洗形状复杂的零件 [4]；活化效应是指超声波在水介质中通过空化作用，可以使水分子裂解为H0和HO0,甚至是H+和OH-，而OH-与成垢物质离子可形成诸如Ca(OH)+、Mg(OH)+等配合物，从而增加水的溶解能力，使其溶垢能力相对提高；剪切效应，因为超声波辐射在垢层和清洗件上，吸收和传播速度不同，从而产生速度差，在垢层与附着界面上形成相对剪切力，导致垢层产生疲劳而松脱[5]；超声振动使清洗件表面的污物受到频繁而激烈的冲击，有助于污物脱落[6]。

目前，超声波清洗机的工作频率根据清洗对象，大致分为三个频段：低频超声清洗（20 kHz～50kHz），高频超声清洗（50 kHz～200 kHz）和兆赫超声清洗（700 kHz～1 000 kHz）。低频超声清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合强度高的场合。频率的低端，空化强度高，易腐蚀清洗件表面，不适宜清洗表面光洁度高的部件，而且空化噪声大。40KHz左右的频率，在相同声强下，产生的空化泡数量比频率为20 kHz时多，穿透力较强，宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件，空化噪声较小，但空化强度较低，适合清洗污物与被清洗件表面结合力较弱的场合；高频超声清洗适用于计算机、微电子元件的精细清洗，如磁盘、驱动器、读写头、液晶玻璃及平面显示器微组件和抛光金属件等的清洗；兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、硅片及薄膜等的清洗[7]，能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤。兆赫超声清洗不产生空化，其清洗机理主要是声压梯度、粒子速度和声流的作用。特点是清洗方向性强被清洗件一般置于与声束平行的方向。