Aplikasi awal ultrasound dina biokimia kedah ngarecah témbok sél ku ultrasound pikeun ngaleupaskeun eusina.Panaliti salajengna nunjukkeun yén ultrasound inténsitas rendah tiasa ngamajukeun prosés réaksi biokimia.Contona, irradiation ultrasonic basa gizi cair bisa ningkatkeun laju tumuwuhna sél alga, sahingga ngaronjatkeun jumlah protéin dihasilkeun ku sél ieu tilu kali.

Dibandingkeun jeung dénsitas énergi cavitation gelembung runtuhna, dénsitas énergi widang sora ultrasonic geus enlarged ku trillions kali, hasilna konsentrasi badag énergi;Fenomena sonokimia sareng sonoluminescence disababkeun ku suhu luhur sareng tekanan anu dihasilkeun ku gelembung kavitasi mangrupikeun bentuk énergi sareng pertukaran bahan anu unik dina sonokimia.Ku alatan éta, ultrasound muterkeun hiji peran beuki penting dina ékstraksi kimiawi, produksi biodiesel, sintésis organik, perlakuan mikroba, degradasi polutan organik toksik, laju réaksi kimiawi jeung ngahasilkeun, efisiensi katalitik tina katalis, perlakuan biodegradation, pencegahan skala ultrasonic sarta ngaleupaskeun, crushing sél biologis. , dispersi jeung aglomerasi, sarta réaksi sonochemical.

1. réaksi kimia ditingkatkeun ultrasonic.

Ultrasound ningkatkeun réaksi kimiawi.Gaya panggerak utama nyaéta cavitation ultrasonic.Runtuhna inti gelembung cavitating ngahasilkeun suhu luhur lokal, tekanan tinggi jeung dampak kuat sarta jet mikro, nu nyadiakeun lingkungan fisik jeung kimia anyar jeung pisan husus pikeun réaksi kimiawi nu hese atawa teu mungkin pikeun ngahontal dina kaayaan normal.

2. Ultrasonic réaksi katalitik.

Salaku widang panalungtikan anyar, réaksi katalitik ultrasonic geus narik minat beuki loba.Pangaruh utama ultrasound dina réaksi katalitik nyaéta:

(1) Suhu luhur sarta tekanan luhur anu kondusif pikeun cracking réaktan kana radikal bébas jeung karbon divalent, ngabentuk spésiés réaksi leuwih aktif;

(2) Gelombang shock sarta jet mikro gaduh desorption sarta meresihan épék on beungeut padet (kayaning katalis), nu bisa nyabut produk réaksi permukaan atawa perantara jeung lapisan passivation permukaan katalis;

(3) Gelombang shock bisa ngancurkeun struktur réaktan

(4) Sistem réaktan dispersed;

(5) Ultrasonic cavitation erodes beungeut logam, sarta gelombang shock ngabalukarkeun deformasi tina kisi logam jeung formasi zona galur internal, nu ngaronjatkeun aktivitas réaksi kimiawi logam;

6) Ngamajukeun pangleyur ka tembus kana padet pikeun ngahasilkeun nu disebut réaksi inklusi;

(7) Pikeun ngaronjatkeun dispersi katalis, ultrasonic mindeng dipaké dina persiapan katalis.Iradiasi ultrasonik tiasa ningkatkeun permukaan katalis, ngajantenkeun komponén aktif langkung merata sareng ningkatkeun kagiatan katalitik.

3. Ultrasonic polimér kimia

Aplikasi kimia polimér positip ultrasonic geus narik perhatian éksténsif.Perlakuan ultrasonik bisa nguraikeun makromolekul, utamana polimér beurat molekul tinggi.Selulosa, gelatin, karét jeung protéin bisa didegradasi ku perlakuan ultrasonic.Ayeuna, umumna dipercaya yén mékanisme degradasi ultrasonik disababkeun ku pangaruh gaya sareng tekanan tinggi nalika gelembung cavitation bursts, sareng bagian sanésna tina degradasi tiasa disababkeun ku pangaruh panas.Dina kaayaan nu tangtu, ultrasound kakuatan ogé bisa initiate polimérisasi.Iradiasi ultrasound anu kuat tiasa ngamimitian kopolimerisasi polivinil alkohol sareng akrilonitril pikeun nyiapkeun kopolim blok, sareng kopolimerisasi polivinil asétat sareng poliétilén oksida pikeun ngabentuk kopolim tandur.

4. Téknologi réaksi kimia anyar ditingkatkeun ku widang ultrasonic

Kombinasi téknologi réaksi kimia anyar sareng paningkatan médan ultrasonik mangrupikeun arah pangembangan poténsial sanés dina widang kimia ultrasonik.Salaku conto, cairan superkritis dianggo salaku médium, sareng médan ultrasonik dianggo pikeun nguatkeun réaksi katalitik.Contona, cairan superkritis boga dénsitas sarupa cair jeung viskositas jeung koefisien difusi sarupa gas, nu ngajadikeun disolusi na sarua jeung cair jeung kapasitas mindahkeun massa na sarimbag jeung gas.The deactivation of katalis hétérogén bisa ningkat ku cara maké kaleyuran alus sarta sipat difusi cairan supercritical, tapi undoubtedly icing on jajan lamun widang ultrasonic bisa dipaké pikeun nguatkeun eta.Gelombang shock sarta jet mikro dihasilkeun ku cavitation ultrasonic teu ngan bisa greatly ningkatkeun cairan supercritical ngabubarkeun sababaraha zat nu ngakibatkeun deactivation katalis, maénkeun peran desorption jeung beberesih, sarta tetep katalis aktip pikeun lila, tapi ogé maénkeun éta. peran aduk, nu bisa bubarkeun sistem réaksi, sarta nyieun laju mindahkeun massa réaksi kimia cairan supercritical ka tingkat nu leuwih luhur.Sajaba ti éta, suhu luhur sarta tekanan tinggi di titik lokal dibentuk ku cavitation ultrasonic bakal kondusif pikeun cracking réaktan kana radikal bébas tur greatly ngagancangkeun laju réaksi.Ayeuna, aya loba studi ngeunaan réaksi kimia cairan supercritical, tapi sababaraha studi ngeunaan enhancement réaksi misalna ku widang ultrasonic.

5. aplikasi tina-daya tinggi ultrasonic dina produksi biodiesel

Konci pikeun persiapan biodiesel nyaéta transesterifikasi katalitik gliserida asam lemak sareng métanol sareng alkohol rendah karbon sanés.Ultrasound écés bisa nguatkeun réaksi transesterification, hususna keur sistem réaksi hétérogén, éta nyata bisa ningkatkeun pergaulan (emulsification) pangaruh jeung ngamajukeun réaksi kontak molekular teu langsung, ku kituna réaksi asalna diperlukeun pikeun dilaksanakeun dina suhu luhur (tekanan tinggi) kaayaan. bisa réngsé dina suhu kamar (atawa deukeut ka suhu kamar), Jeung shorten waktu réaksi.Gelombang ultrasonik henteu ngan ukur dianggo dina prosés transesterifikasi, tapi ogé dina pamisahan campuran réaksi.Peneliti ti Mississippi State University di Amérika Serikat ngagunakeun processing ultrasonik dina produksi biodiesel.Ngahasilkeun biodiesel ngaleuwihan 99% dina 5 menit, sedengkeun sistem reaktor bets konvensional nyandak leuwih ti 1 jam.