Ankstyvas ultragarso taikymas biochemijoje turėtų būti ląstelės sienelės sudaužymas ultragarsu, kad būtų išleistas jos turinys.Vėlesni tyrimai parodė, kad mažo intensyvumo ultragarsas gali paskatinti biocheminės reakcijos procesą.Pavyzdžiui, ultragarsinis skystos maistinių medžiagų bazės apšvitinimas gali padidinti dumblių ląstelių augimo greitį, todėl šių ląstelių gaminamų baltymų kiekis padidėja tris kartus.

Palyginti su kavitacijos burbulo žlugimo energijos tankiu, ultragarsinio garso lauko energijos tankis buvo padidintas trilijonus kartų, todėl susidaro didžiulė energijos koncentracija;Sonocheminiai reiškiniai ir sonoliuminescencija, kurią sukelia aukšta temperatūra ir slėgis, atsirandantys dėl kavitacijos burbuliukų, yra unikalios energijos ir medžiagų mainų formos sonochemijoje.Todėl ultragarsas vaidina vis svarbesnį vaidmenį atliekant cheminę gavybą, biodyzelino gamybą, organinę sintezę, apdorojimą mikrobų būdu, toksiškų organinių teršalų skaidymą, cheminės reakcijos greitį ir išeigą, katalizatoriaus katalizinį efektyvumą, biologinio skaidymosi apdorojimą, ultragarso nuosėdų prevenciją ir pašalinimą, biologinių ląstelių smulkinimą. , dispersija ir aglomeracija bei sonocheminė reakcija.

1. ultragarsu sustiprinta cheminė reakcija.

Ultragarsu sustiprinta cheminė reakcija.Pagrindinė varomoji jėga yra ultragarsinė kavitacija.Kavituojančios burbulo šerdies žlugimas sukuria vietinę aukštą temperatūrą, aukštą slėgį ir stiprų smūgį bei mikrosrovę, kuri sukuria naują ir labai ypatingą fizinę ir cheminę aplinką cheminėms reakcijoms, kurias sunku arba neįmanoma pasiekti normaliomis sąlygomis.

2. Ultragarsinė katalizinė reakcija.

Ultragarsinė katalizinė reakcija, kaip nauja tyrimų sritis, sulaukė vis didesnio susidomėjimo.Pagrindinis ultragarso poveikis katalizinei reakcijai yra:

(1) Aukšta temperatūra ir aukštas slėgis skatina reagentų krekingą į laisvuosius radikalus ir dvivalenčią anglį, todėl susidaro aktyvesnės reakcijos rūšys;

(2) Smūginė banga ir mikro srovė desorbuoja ir valo kietą paviršių (pvz., katalizatorių), kuris gali pašalinti paviršiaus reakcijos produktus arba tarpinius produktus ir katalizatoriaus paviršiaus pasyvavimo sluoksnį;

(3) Smūgio banga gali sunaikinti reagento struktūrą

4) disperguotų reagentų sistema;

(5) Ultragarsinė kavitacija ardo metalo paviršių, o smūginė banga veda prie metalinės gardelės deformacijos ir vidinės deformacijos zonos susidarymo, o tai pagerina metalo cheminės reakcijos aktyvumą;

6) Skatinkite tirpiklį prasiskverbti į kietą medžiagą, kad susidarytų vadinamoji įtraukimo reakcija;

(7) Siekiant pagerinti katalizatoriaus sklaidą, ruošiant katalizatorių dažnai naudojamas ultragarsas.Ultragarsinis švitinimas gali padidinti katalizatoriaus paviršiaus plotą, tolygiau paskirstyti aktyvius komponentus ir sustiprinti katalizinį aktyvumą.

3. Ultragarsinė polimerų chemija

Ultragarsinės teigiamos polimerų chemijos taikymas sulaukė didelio dėmesio.Ultragarsinis apdorojimas gali suardyti makromolekules, ypač didelės molekulinės masės polimerus.Celiuliozė, želatina, guma ir baltymai gali būti skaidomi ultragarsu.Šiuo metu paprastai manoma, kad ultragarso skilimo mechanizmas atsiranda dėl jėgos poveikio ir didelio slėgio, kai sprogsta kavitacijos burbulas, o kita degradacijos dalis gali būti dėl šilumos poveikio.Tam tikromis sąlygomis galios ultragarsas taip pat gali inicijuoti polimerizaciją.Stiprus ultragarsinis švitinimas gali inicijuoti polivinilo alkoholio ir akrilnitrilo kopolimerizaciją blokiniams kopolimerams gaminti, o polivinilacetato ir polietileno oksido kopolimerizaciją, kad susidarytų skiepų kopolimerai.

4. Nauja cheminės reakcijos technologija, sustiprinta ultragarso lauku

Naujos cheminės reakcijos technologijos ir ultragarsinio lauko stiprinimo derinys yra dar viena galima vystymosi kryptis ultragarso chemijos srityje.Pavyzdžiui, superkritinis skystis naudojamas kaip terpė, o ultragarsinis laukas naudojamas katalizinei reakcijai sustiprinti.Pavyzdžiui, superkritinio skysčio tankis panašus į skysčio, o klampumas ir difuzijos koeficientas panašus į dujų, todėl jo tirpimas yra lygiavertis skysčiui, o masės perdavimo pajėgumas – dujoms.Heterogeninio katalizatoriaus deaktyvavimą galima pagerinti naudojant geras superkritinio skysčio tirpumo ir difuzijos savybes, tačiau neabejotinai tai yra vyšna ant pyrago, jei jį sustiprinti galima panaudoti ultragarsinį lauką.Ultragarso kavitacijos sukuriama smūginė banga ir mikro srovė gali ne tik labai sustiprinti superkritinį skystį, kad ištirptų kai kurios medžiagos, dėl kurių deaktyvuojamas katalizatorius, atlieka desorbcijos ir valymo funkciją bei ilgą laiką palaiko katalizatorių aktyvų, bet ir Maišymo vaidmuo, kuris gali išsklaidyti reakcijos sistemą ir padidinti superkritinio skysčio cheminės reakcijos masės perdavimo greitį.Be to, aukšta temperatūra ir aukštas slėgis vietiniame taške, kurį sudaro ultragarsinė kavitacija, paskatins reagentų įtrūkimą į laisvuosius radikalus ir labai pagreitins reakcijos greitį.Šiuo metu yra daug tyrimų apie superkritinio skysčio cheminę reakciją, tačiau mažai tyrimų apie tokios reakcijos sustiprinimą ultragarso lauku.

5. didelio galingumo ultragarso taikymas biodyzelino gamyboje

Biodyzelino paruošimo pagrindas yra katalizinis riebalų rūgščių glicerido peresterifikavimas metanoliu ir kitais mažai anglies turinčiais alkoholiais.Ultragarsas akivaizdžiai gali sustiprinti peresterinimo reakciją, ypač heterogeninėms reakcijų sistemoms, jis gali žymiai sustiprinti maišymo (emulsifikacijos) efektą ir paskatinti netiesioginę molekulinio kontakto reakciją, todėl reakcija iš pradžių turėjo būti vykdoma aukštos temperatūros (aukšto slėgio) sąlygomis. gali būti baigtas kambario temperatūroje (arba arti kambario temperatūros), Ir sutrumpinti reakcijos laiką.Ultragarso banga naudojama ne tik peresterifikavimo procese, bet ir atskiriant reakcijos mišinį.Mokslininkai iš Misisipės valstijos universiteto (JAV) biodyzelino gamyboje naudojo ultragarsinį apdorojimą.Biodyzelino išeiga per 5 minutes viršijo 99 proc., o įprastinė periodinio reaktoriaus sistema užtruko ilgiau nei 1 valandą.