Det vigtigste anvendelsesområde for ultralydsonokemi

Energitætheden af ultralyd lydfeltet i forhold til den energitæthed, hvormed kavitationsboblen kollapser, energitætheden forstørres med trillioner gange og forårsager en enorm koncentration af energi; det sonokemiske fænomen og sonoluminescens forårsaget af ekstrem høj temperatur og højt tryk dannet af kavitationsbobler er den unikke form for energi og materialeudveksling i sonokemi. Derfor er ultralydsekstraktion, biodieselproduktion, organisk syntese, behandling af mikroorganismer, nedbrydning af toksiske organiske forurenende stoffer, kemisk reaktionshastighed og udbytte, katalysatorens katalytiske effektivitet, biologisk nedbrydelig behandling, ultralydsbegrægning, biologisk celleformaling, dispersion Og sammenhængskraft, harmonisk kemisk reaktion har en stigende rolle.

1. Ultralydforbedrede kemiske reaktioner.

   Ultralyd forbedrer kemiske reaktioner. Hovedkraften kommer fra rollen som ultralydskavitation. Kavitationskavlens sammenbrud frembringer lokale højtemperatur-, højtryks- og stærke stødbølger og mikrostråler, hvilket giver et nyt og meget specielt fysisk og kemisk miljø for kemiske reaktioner, der er vanskelige eller umulige at opnå under normale forhold.

2. Ultralydkatalytisk reaktion

   Som et nyt forskningsfelt har ultralydskatalytisk reaktion tiltrukket mere og mere intens interesse fra industriarbejderne. Ultralyds rolle i katalytiske reaktioner er hovedsagelig:
   

   (1) Høj temperatur og højt tryk er gunstige for krakning af reaktanter i frie radikaler og divalent kul, der danner mere aktive reaktive arter;

   (2) Stødbølger og mikrostråler har desorption og rengøringseffekter på faste overflader (såsom katalysatorer) og kan fjerne overfladereaktionsprodukter eller mellemprodukter og passiveringslag på katalysatoroverfladen;

   (3) Stødbølger kan skade reaktantstrukturen

   (4) dispersionsreaktionssystem;

   (5) Ultralydkavitation erosion af metaloverfladen fører chokbølgen til deformation af metalgitteret og dannelsen af det indre spændingsområde, hvilket øger metalets kemiske reaktivitet;

   6) at fremme opløsningsmidlet i det faste indre, hvilket resulterer i den såkaldte inklusionsreaktion;

   (7) for at forbedre dispersionen af katalysatoren, ved fremstilling af katalysatoren, almindeligt anvendt ultralyd, kan ultralydbestråling øge katalysatorens overfladeareal for at gøre den aktive komponent mere ensartet dispersion, forbedret katalytisk aktivitet.

3. Høj effekt ultralyd applikation i biodiesel produktion

   Nøglen til biodieselproduktion er den katalytiske transesterificeringsreaktion af fedtsyreglycerider med lavere alkoholer, såsom methanol, medens ultralyd har en væsentlig rolle i forbedring af transesterificeringsreaktionen, især for det heterogene reaktionssystem kan signifikant forbedre blandingen (emulgeringen). Virkningen og fremme af den intermolekylære kontaktreaktion, således at den reaktion, der oprindeligt blev krævet under høje temperaturbetingelser (højtryks), kan gennemføres ved stuetemperatur (eller nær stuetemperatur) og forkorte reaktionstiden. Ultralyd anvendes ikke kun til transesterificeringsprocessen, men også til adskillelsen af reaktionsblandingen. Forskere ved Mississippi State University i USA brugte ultralydsbehandling til at producere biodiesel. Udbyttet af biodiesel oversteg 99% inden for 5 minutter, mens konventionelle batchreaktorsystemer krævede mere end 1 time.