Huvudansökan av ultraljudssonokemi

Energitätheten hos ultraljuds ljudfältet jämfört med den energitäthet vid vilken kavitationsbubblan kollapser, energitätheten förstoras med trillioner gånger och orsakar en enorm koncentration av energi; Det sonokemiska fenomenet och sonoluminescensen orsakad av extremt hög temperatur och högt tryck som genereras av kavitationsbubblor är den unika formen av energi och materialutbyte inom sonokemi. Därför kommer ultraljuds kemisk extraktion, biodieselproduktion, organisk syntes, behandling av mikroorganismer, nedbrytning av toxiska organiska föroreningar, kemisk reaktionshastighet och utbyte, katalytisk effektivitet hos katalysatorn, biologiskt nedbrytbar behandling, ultraljudsbegränsning, biologisk cellslipning, dispersion och sammanhållning, harmonisk kemisk reaktion har en ökande roll.

1. Ultraljudsförbättrade kemiska reaktioner.

   Ultraljud förbättrar kemiska reaktioner. Huvudstyrkan kommer från rollen som ultraljudskavitation. Kavitationskällans kollaps ger lokalt högtemperatur, högt tryck och starka chockvågor och mikrostrålar, vilket ger en ny och mycket speciell fysisk och kemisk miljö för kemiska reaktioner som är svåra eller omöjliga att uppnå under normala förhållanden.

2. Ultraljudkatalytisk reaktion

   Som ett nytt forskningsfält har ultraljudskatalytisk reaktion dragit allt mer intensivt intresse från branscharbetarna. Ultraljudets roll i katalytiska reaktioner är huvudsakligen:
   

   (1) Hög temperatur och högt tryck är gynnsamma för krackningen av reaktanter i fria radikaler och divalent kol, vilket bildar mer aktiva reaktiva arter;

   (2) Stötvågor och mikrostrålar har desorptions- och rengöringseffekter på fasta ytor (såsom katalysatorer) och kan avlägsna ytreaktionsprodukter eller mellanprodukter och passivationsskikt på katalysatorytan;

   (3) Stötvågor kan skada reaktantstrukturen

   (4) dispersionsreaktionssystem;

   (5) Ultraljuds kavitationserosion av metallytan, chockvågen leder till deformation av metallgitteret och bildandet av det inre spänningsområdet, vilket ökar metallens kemiska reaktivitet;

   6) för att främja lösningsmedlet i det fasta inre, vilket resulterar i den så kallade inkluderingsreaktionen;

   (7) för att förbättra katalysatorns dispersion, vid framställningen av katalysatorn, vanligen använd ultraljud, kan ultraljudsbestrålning öka ytan av katalysatorn för att göra den aktiva komponenten mer enhetlig dispersion, förbättrad katalytisk aktivitet.

3. Hög effekt ultraljudsapplikation vid produktion av biodiesel

   Nyckeln till biodieselproduktion är katalytisk transesterifieringsreaktion av fettsyraglycerider med lägre alkoholer, såsom metanol, medan ultraljud har en signifikant roll för att förbättra transesterifieringsreaktionen, speciellt för det heterogena reaktionssystemet kan signifikant förbättra blandningen (emulgering). Effekten och främjande av den intermolekylära kontaktreaktionen, så att reaktionen som ursprungligen krävdes vid högtemperaturförhållanden (högt tryck) kan fullbordas vid rumstemperatur (eller nära rumstemperatur) och förkorta reaktionstiden. Ultraljud används inte bara för transesterifieringsprocessen utan också för separation av reaktionsblandningen. Forskare vid Mississippi State University i USA använde ultraljudsbehandling för att producera biodiesel. Utbytet av biodiesel överskred 99% inom 5 minuter, medan konventionella satsreaktorsystem krävde mer än 1 timme.