Основне застосування ультразвукової сонохімії

Щільність енергії ультразвукового звукового поля в порівнянні з щільністю енергії, при якій кавітаційний міхур руйнується, щільність енергії збільшується в трильйони разів, що призводить до величезної концентрації енергії; синхохімічне явище та сонолюмінесценція, викликана екстремальною високою температурою та високим тиском, спричинені кавітаційними бульбашками, є унікальною формою обміну енергії та матеріалів в сонохімії. Таким чином, ультразвукова хімічна екстракція, виробництво біодизелю, органічний синтез, обробка мікроорганізмів, деградація токсичних органічних забруднюючих речовин, швидкість і вихід хімічної реакції, каталітична ефективність каталізатора, біодеградувальна обробка, ультразвукове протизношення, біологічне розмелювання клітин, дисперсія та згущення, Гармонічна хімічна реакція має зростаючу роль.

1. Ультразвукове посилення хімічних реакцій.

   Ультразвук посилює хімічні реакції. Основна сила походить від ролі ультразвукової кавітації. Колапс ядра кавітації створює локальні високотемпературні, високі тиски, сильні ударні хвилі та мікроструми, забезпечуючи нове та дуже особливе фізико-хімічне середовище для хімічних реакцій, які важко або неможливо досягти в нормальних умовах.

2. Ультразвукова каталітична реакція

   В якості нової галузі досліджень ультразвукова каталітична реакція залучила все більш інтенсивний інтерес працівників галузі. Роль ультразвуку в каталітичних реакціях головним чином:
   

   (1) Висока температура і високий тиск є сприятливими для розтріскування реагентів у вільних радикалах і двовалентного вуглецю, утворюючи більш активні реактивні види;

   (2) Ударні хвилі і мікроструми мають десорбційну та чистячу дію на твердих поверхнях (наприклад, каталізатори) і можуть видаляти продукти поверхневої реакції або проміжні продукти та пасивіаційні шари на поверхні каталізатора;

   (3) Ударні хвилі можуть пошкодити структуру реагенту

   (4) система дисперсійної реакції;

   (5) Ультразвукова кавітаційна ерозія поверхні металу, ударна хвиля призводить до деформації металевої решітки і утворенню внутрішньої деформаційної області, що збільшує хімічну реактивність металу;

   6) сприяння розчиннику в твердий інтер'єр, що приводить до так званої реакції включення;

   (7) для поліпшення дисперсії каталізатора, при приготуванні каталізатора, широко використовується ультразвукове, ультразвукове опромінення може збільшити площа поверхні каталізатора, щоб зробити активний компонент більш рівномірною дисперсією, підвищеною каталітичної активністю.

3. Високоефективне ультразвукове застосування у виробництві біодизелю

   Ключем до виробництва біодизеля є реакція каталітичної трансетерифікації гліцеридів жирних кислот з нижчими спиртами, такими як метанол, у той час як ультразвук відіграє значну роль у посиленні реакції переетерифікації, особливо для гетерогенної реакційної системи, що дозволяє значно посилити змішування (емульгування). Ефект і промоція міжмолекулярної контактної реакції, так що реакція, яка спочатку була потрібна в умовах високої температури (високого тиску), може бути завершена при кімнатній температурі (або при кімнатній температурі) і скоротити час реакції. Ультразвук використовується не тільки для процесу переетерифікації, але також для розділення реакційної суміші. Дослідники з Державного університету штату Міссісіпі в Сполучених Штатах використовували ультразвукову обробку для виробництва біодизеля. Вихід біодизелю перевищував 99% протягом 5 хвилин, тоді як звичайні системи реакторів для партії вимагали більше 1 години.