Déi fréi Applikatioun vum Ultraschall an der Biochemie sollt d'Zellmauer mat Ultraschall zerbriechen fir säin Inhalt ze befreien. Duerno Studien hu gewisen datt Low-Intensity Ultraschall de biochemesche Reaktiounsprozess förderen kann. Zum Beispill kann d'Ultraschallbestrahlung vun der flësseger Nährstoffbasis de Wuesstumsrate vun Algenzellen erhéijen, sou datt d'Quantitéit u Protein, déi vun dësen Zellen produzéiert gëtt, ëm dräimol erhéicht ginn.

Am Verglach mat der Energie Dicht vun Kavitatioun Bubble Zesummebroch, ass d'Energie Dicht vun ultrasonic Toun Feld duerch Billioun mol vergréissert ginn, doraus zu enger riseger Konzentratioun vun Energie; Sonochemesch Phänomener a Sonolumineszenz verursaacht duerch héich Temperatur an Drock produzéiert vu Kavitatiounsblasen sinn eenzegaarteg Forme vun Energie a Materialaustausch an der Sonochemie. Dofir spillt Ultraschall eng ëmmer méi wichteg Roll bei der chemescher Extraktioun, der Biodieselproduktioun, der organescher Synthese, der mikrobieller Behandlung, der Degradatioun vun gëftege organesche Verschmotzungen, der chemescher Reaktiounsgeschwindegkeet an der Ausbezuelung, der katalytescher Effizienz vum Katalysator, der Biodegradatiounsbehandlung, der Ultraschallskala Präventioun an der Entfernung, biologescher Zellkraaft. , Dispersioun an Agglomeratioun, a sonochemesch Reaktioun.

1. Ultraschall verstäerkte chemesch Reaktioun.

Ultraschall verbessert chemesch Reaktioun. D'Haaptrei Kraaft ass Ultraschall Kavitation. D'Zesummebroch vun cavitating Bubble Kär produzéiert lokal héich Temperatur, héich Drock a staarken Impakt a Mikro Jet, déi eng nei a ganz speziell kierperlech a chemesch Ëmwelt fir chemesch Reaktioune gëtt, datt ënner normal Konditiounen schwéier oder onméiglech ze erreechen.

2. Ultraschall katalytesch Reaktioun.

Als neit Fuerschungsfeld huet d'Ultraschallkatalytesch Reaktioun ëmmer méi Interessi ugezunn. D'Haapteffekter vum Ultraschall op katalytesch Reaktioun sinn:

(1) Héich Temperatur an héijen Drock si förderlech fir d'Rëss vu Reaktanten a fräi Radikale a divalent Kuelestoff, déi méi aktiv Reaktiounsarten bilden;

(2) Schockwelle a Mikrojet hunn Desorptiouns- a Reinigungseffekter op zolidd Uewerfläch (wéi Katalysator), déi Uewerflächreaktiounsprodukter oder Zwëscheprodukter a Katalysatoroberflächepassivatiounsschicht ewechhuelen kann;

(3) Schockwelle kann d'Reaktantstruktur zerstéieren

(4) Dispergéiert Reaktant System;

(5) Ultraschall Kavitatioun erodéiert d'Metalloberfläche, an d'Schockwelle féiert zu der Verformung vum Metallgitter an der Bildung vun der interner Belaaschtungszone, déi d'chemesch Reaktiounsaktivitéit vum Metall verbessert;

6) Promotioun vum Léisungsmëttel fir an de Feststoff ze penetréieren fir déi sougenannt Inklusiounsreaktioun ze produzéieren;

(7) Fir d'Dispersioun vum Katalysator ze verbesseren, gëtt Ultraschall oft an der Virbereedung vum Katalysator benotzt. Ultrasonic Bestrahlung kann d'Uewerfläch vum Katalysator erhéijen, d'aktive Komponenten méi gleichméisseg verdeelen an d'katalytesch Aktivitéit verbesseren.

3. Ultraschall Polymer Chimie

D'Applikatioun vun der Ultraschallpositiv Polymerchemie huet extensiv Opmierksamkeet ugezunn. Ultraschallbehandlung kann Makromoleküle degradéieren, besonnesch héichmolekulare Polymeren. Cellulose, Gelatine, Gummi a Protein kënnen duerch Ultraschallbehandlung ofgebaut ginn. Am Moment gëtt et allgemeng ugeholl datt den Ultraschall-Degradatiounsmechanismus wéinst dem Effekt vu Kraaft an dem héijen Drock ass, wann d'Kavitatiounsblase platzt, an den aneren Deel vun der Degradatioun kann duerch den Effekt vun der Hëtzt sinn. Ënner bestëmmte Konditiounen kann Power Ultraschall och d'Polymeriséierung initiéieren. Staark Ultraschallbestralung kann d'Kopolymeriséierung vu Polyvinylalkohol an Acrylonitril initiéieren fir Blockcopolymere virzebereeden, an d'Kopolymeriséierung vu Polyvinylacetat a Polyethylenoxid fir Graftcopolymeren ze bilden.

4. Nei chemesch Reaktiounstechnologie verbessert duerch Ultraschallfeld

D'Kombinatioun vun der neier chemescher Reaktiounstechnologie an der Ultraschallfeldverbesserung ass eng aner potenziell Entwécklungsrichtung am Feld vun der Ultraschallchemie. Zum Beispill gëtt déi superkritesch Flëssegkeet als Medium benotzt, an den Ultraschallfeld gëtt benotzt fir d'katalytesch Reaktioun ze stäerken. Zum Beispill huet superkritesch Flëssegkeet d'Dicht ähnlech wéi Flëssegkeet an d'Viskositéit an d'Diffusiounskoeffizient ähnlech wéi de Gas, wat seng Opléisung gläichwäerteg mat der Flëssegkeet a seng Massentransferkapazitéit gläichwäerteg mat Gas mécht. D'Deaktivéierung vum heterogene Katalysator kann verbessert ginn andeems Dir déi gutt Solubilitéit an Diffusiounseigenschaften vun superkritescher Flëssegkeet benotzt, awer et ass ouni Zweifel d'Glace op de Kuch wann Ultraschallfeld benotzt ka ginn fir se ze stäerken. D'Schockwelle a Mikrojet generéiert duerch Ultraschallkavitatioun kënnen net nëmmen d'superkritesch Flëssegkeet staark verbesseren fir e puer Substanzen opzeléisen, déi zu Katalysatordeaktivéierung féieren, d'Roll vun der Desorptioun a Botzen spillen, an de Katalysator fir eng laang Zäit aktiv halen, awer och d'Spill spillt. D'Roll vum Rühren, wat de Reaktiounssystem dispergéiere kann an d'Masstransferrate vun der superkritescher flësseger chemescher Reaktioun op e méi héije Niveau maachen. Zousätzlech wäert d'Héichtemperatur an den héijen Drock um lokalen Punkt, deen duerch Ultraschallkavitatioun geformt gëtt, fir d'Rësse vu Reaktanten a fräi Radikale förderen an d'Reaktiounsrate staark beschleunegen. Am Moment ginn et vill Studien iwwer d'chemesch Reaktioun vun superkritescher Flëssegkeet, awer wéineg Studien iwwer d'Verbesserung vun esou Reaktiounen duerch Ultraschallfeld.

5. Uwendung vun High-Power Ultraschall an der Biodieselproduktioun

De Schlëssel fir d'Virbereedung vu Biodiesel ass d'katalytesch Transesterifikatioun vu Fettsäureglycerid mat Methanol an aner Kuelestoff Alkoholen. Ultraschall kann selbstverständlech d'Transesterifikatiounsreaktioun stäerken, besonnesch fir heterogen Reaktiounssystemer, et kann d'Mëschung (Emulsifikatioun) Effekt wesentlech verbesseren an d'indirekt molekulare Kontaktreaktioun förderen, sou datt d'Reaktioun ursprénglech ënner héijen Temperaturen (Héichdrock) Bedéngungen duerchgefouert gouf. kann bei Raumtemperatur ofgeschloss ginn (oder no bei Raumtemperatur), A verkierzt d'Reaktiounszäit. Ultraschallwelle gëtt net nëmmen am Transesterifikatiounsprozess benotzt, awer och an der Trennung vun der Reaktiounsmëschung. Fuerscher vun der Mississippi State University an den USA hunn Ultraschallveraarbechtung bei der Produktioun vu Biodiesel benotzt. D'Ausbezuele vu Biodiesel iwwerschratt 99% bannent 5 Minutten, während de konventionelle Batch-Reaktorsystem méi wéi 1 Stonn gedauert huet.