Основное применение ультразвуковой сонохимии

Плотность энергии ультразвукового звукового поля по сравнению с плотностью энергии, при которой кавитационный пузырь разрушается, плотность энергии увеличивается на триллионы раз, вызывая огромную концентрацию энергии; сонохимическое явление и сонолюминесценция, вызванные экстремально высокой температурой и высоким давлением, создаваемым кавитационными пузырьками, являются уникальной формой обмена энергией и материалами в сонохимии. Таким образом, ультразвуковая химическая экстракция, производство биодизеля, органический синтез, обработка микроорганизмов, деградация токсичных органических загрязнителей, скорость и выход химических реакций, каталитическая эффективность катализатора, биоразлагаемая обработка, ультразвуковое противообрастание, биологическое клеточное измельчение, дисперсия и когезия, гармоническая химическая реакция играет все большую роль.

1. Ультразвуковые химические реакции.

   Ультразвук усиливает химические реакции. Основная сила исходит из роли ультразвуковой кавитации. Коллапс кавитационного ядра создает локальные высокотемпературные, высокие давления и сильные ударные волны и микроструй, создавая новую физическую и химическую среду для химических реакций, которые трудно или невозможно достичь в нормальных условиях.

2. Ультразвуковая каталитическая реакция

   В качестве новой области исследований ультразвуковая каталитическая реакция вызвала все более и более сильный интерес со стороны работников отрасли. Роль ультразвука в каталитических реакциях в основном:
   

   (1) Высокая температура и высокое давление благоприятны для крекинга реагентов в свободные радикалы и двухвалентный углерод, образуя более активные реакционноспособные виды;

   (2) Ударные волны и микроструйки имеют десорбционные и очищающие эффекты на твердых поверхностях (таких как катализаторы) и могут удалять продукты поверхностной реакции или промежуточные продукты и пассивирующие слои на поверхности катализатора;

   (3) Ударные волны могут повредить структуру реагента

   (4) система реакции диспергирования;

   (5) Ультразвуковая кавитационная эрозия поверхности металла, ударная волна приводит к деформации металлической решетки и образованию внутренней области деформации, увеличивая химическую реакционную способность металла;

   6) для продвижения растворителя в твердый интерьер, что приводит к так называемой реакции включения;

   (7) для улучшения дисперсии катализатора при получении катализатора широко используемое ультразвуковое ультразвуковое облучение может увеличить площадь поверхности катализатора, чтобы сделать активный компонент более однородной дисперсией, повышенной каталитической активностью.

3. Ультразвуковое применение высокой мощности в производстве биодизеля

   Ключом к производству биодизеля является реакция каталитического переэтерификации глицеридов жирных кислот с низшими спиртами, такими как метанол, в то время как ультразвук играет значительную роль в усилении реакции переэтерификации, особенно для гетерогенной реакционной системы, что может значительно улучшить смешивание (эмульгирование). Эффект и продвижение межмолекулярной контактной реакции, так что реакция, которая первоначально требовалась в условиях высокой температуры (высокого давления), может быть завершена при комнатной температуре (или вблизи комнатной температуры) и сокращает время реакции. Ультразвук используется не только для процесса переэтерификации, но и для разделения реакционной смеси. Исследователи из Университета штата Миссисипи в США использовали ультразвуковую обработку для производства биодизеля. Выход биодизельного топлива превысил 99% в течение 5 минут, в то время как для обычных систем периодического реактора потребовалось более 1 часа.