De eerste toepassing van ultrageluid in de biochemie zou het kapotmaken van de celwand met ultrageluid moeten zijn om de inhoud ervan vrij te geven.Latere onderzoeken hebben aangetoond dat echografie met lage intensiteit het biochemische reactieproces kan bevorderen.Ultrasone bestraling van vloeibare voedingsbasis kan bijvoorbeeld de groeisnelheid van algencellen verhogen, waardoor de hoeveelheid eiwit die door deze cellen wordt geproduceerd, driemaal toeneemt.

Vergeleken met de energiedichtheid van het instorten van cavitatiebellen, is de energiedichtheid van het ultrasone geluidsveld biljoenen keren vergroot, wat resulteert in een enorme concentratie van energie;Sonochemische verschijnselen en sonoluminescentie veroorzaakt door hoge temperaturen en druk geproduceerd door cavitatiebellen zijn unieke vormen van energie- en materiaaluitwisseling in de sonochemie.Daarom speelt ultrageluid een steeds belangrijkere rol bij chemische extractie, productie van biodiesel, organische synthese, microbiële behandeling, afbraak van giftige organische verontreinigende stoffen, chemische reactiesnelheid en -opbrengst, katalytische efficiëntie van katalysator, behandeling van biologische afbraak, preventie en verwijdering van ultrasone aanslag, biologische celvermaling , dispersie en agglomeratie, en sonochemische reactie.

1. ultrasone verbeterde chemische reactie.

Echografie versterkte chemische reactie.De belangrijkste drijvende kracht is ultrasone cavitatie.Het instorten van de caviterende bellenkern produceert lokaal hoge temperaturen, hoge druk en sterke impact en microjet, wat een nieuwe en zeer speciale fysische en chemische omgeving biedt voor chemische reacties die onder normale omstandigheden moeilijk of onmogelijk te bereiken zijn.

2. Ultrasone katalytische reactie.

Als nieuw onderzoeksveld heeft ultrasone katalytische reactie steeds meer belangstelling getrokken.De belangrijkste effecten van ultrageluid op de katalytische reactie zijn:

(1) Hoge temperaturen en hoge druk zijn bevorderlijk voor het kraken van reactanten in vrije radicalen en tweewaardige koolstof, waardoor actievere reactiesoorten worden gevormd;

(2) Schokgolf en microjet hebben desorptie- en reinigende effecten op vaste oppervlakken (zoals katalysatoren), waardoor oppervlaktereactieproducten of tussenproducten en de passivatielaag van het katalysatoroppervlak kunnen worden verwijderd;

(3) Schokgolven kunnen de structuur van de reactanten vernietigen

(4) Gedispergeerd reagenssysteem;

(5) Ultrasone cavitatie erodeert het metalen oppervlak en de schokgolf leidt tot de vervorming van het metalen rooster en de vorming van de interne spanningszone, wat de chemische reactieactiviteit van het metaal verbetert;

6) Zorg ervoor dat het oplosmiddel in de vaste stof doordringt om de zogenaamde insluitingsreactie te produceren;

(7) Om de dispersie van de katalysator te verbeteren, wordt vaak ultrasoon gebruikt bij de bereiding van de katalysator.Ultrasone bestraling kan het oppervlak van de katalysator vergroten, de actieve componenten gelijkmatiger verspreiden en de katalytische activiteit verbeteren.

3. Ultrasone polymeerchemie

De toepassing van ultrasone positieve polymeerchemie heeft uitgebreide aandacht getrokken.Ultrasone behandeling kan macromoleculen afbreken, vooral polymeren met een hoog molecuulgewicht.Cellulose, gelatine, rubber en eiwit kunnen worden afgebroken door ultrasone behandeling.Momenteel wordt algemeen aangenomen dat het ultrasone degradatiemechanisme te wijten is aan het effect van kracht en de hoge druk wanneer de cavitatiebel barst, en dat het andere deel van de degradatie te wijten kan zijn aan het effect van warmte.Onder bepaalde omstandigheden kan krachtige ultrageluid ook polymerisatie initiëren.Sterke bestraling met ultrasoon geluid kan de copolymerisatie van polyvinylalcohol en acrylonitril initiëren om blokcopolymeren te bereiden, en de copolymerisatie van polyvinylacetaat en polyethyleenoxide om entcopolymeren te vormen.

4. Nieuwe chemische reactietechnologie, verbeterd door ultrasoon veld

De combinatie van nieuwe chemische reactietechnologie en ultrasone veldverbetering is een andere potentiële ontwikkelingsrichting op het gebied van ultrasone chemie.Zo wordt de superkritische vloeistof als medium gebruikt en wordt het ultrasone veld gebruikt om de katalytische reactie te versterken.Superkritisch fluïdum heeft bijvoorbeeld een dichtheid die vergelijkbaar is met vloeistof en de viscositeit en diffusiecoëfficiënt vergelijkbaar met die van gas, waardoor het oplossen ervan gelijkwaardig is aan vloeistof en het massaoverdrachtsvermogen gelijk is aan gas.De deactivering van heterogene katalysatoren kan worden verbeterd door gebruik te maken van de goede oplosbaarheids- en diffusie-eigenschappen van superkritische vloeistoffen, maar het is ongetwijfeld de kers op de taart als ultrasone velden kunnen worden gebruikt om deze te versterken.De schokgolf en microstraal gegenereerd door ultrasone cavitatie kunnen niet alleen de superkritische vloeistof aanzienlijk verbeteren om sommige stoffen op te lossen die tot deactivering van de katalysator leiden, de rol spelen van desorptie en reiniging, en de katalysator lange tijd actief houden, maar ook spelen de rol van roeren, wat het reactiesysteem kan verspreiden en de massaoverdrachtssnelheid van superkritische vloeistofchemische reacties naar een hoger niveau kan brengen.Bovendien zullen de hoge temperatuur en hoge druk op het lokale punt gevormd door ultrasone cavitatie bevorderlijk zijn voor het kraken van reactanten in vrije radicalen en de reactiesnelheid aanzienlijk versnellen.Momenteel zijn er veel onderzoeken naar de chemische reactie van superkritische vloeistoffen, maar weinig onderzoeken naar de versterking van een dergelijke reactie door ultrasoon veld.

5. toepassing van ultrasoon ultrasoon geluid bij de productie van biodiesel

De sleutel tot de bereiding van biodiesel is de katalytische omestering van vetzuurglyceride met methanol en andere koolstofarme alcoholen.Echografie kan uiteraard de omesteringsreactie versterken, vooral voor heterogene reactiesystemen. Het kan het mengeffect (emulgering) aanzienlijk versterken en de indirecte moleculaire contactreactie bevorderen, zodat de reactie oorspronkelijk moest worden uitgevoerd onder omstandigheden van hoge temperatuur (hoge druk). kan worden voltooid bij kamertemperatuur (of dichtbij kamertemperatuur), en verkort de reactietijd.Ultrasone golven worden niet alleen gebruikt bij het omesteringsproces, maar ook bij de scheiding van het reactiemengsel.Onderzoekers van de Mississippi State University in de Verenigde Staten gebruikten ultrasone processen bij de productie van biodiesel.De opbrengst aan biodiesel bedroeg binnen 5 minuten meer dan 99%, terwijl het conventionele batchreactorsysteem meer dan 1 uur nodig had.