Ultrasonun biyokimyadaki ilk uygulaması, hücre duvarını ultrasonla parçalayıp içeriğini serbest bırakmak olmalıdır.Daha sonraki çalışmalar, düşük yoğunluklu ultrasonun biyokimyasal reaksiyon sürecini destekleyebileceğini göstermiştir.Örneğin, sıvı besin bazının ultrasonik ışınlaması alg hücrelerinin büyüme hızını artırabilir, böylece bu hücreler tarafından üretilen protein miktarı üç kat arttırılabilir.

Kavitasyon kabarcığı çöküşünün enerji yoğunluğu ile karşılaştırıldığında, ultrasonik ses alanının enerji yoğunluğu trilyonlarca kat arttırılmıştır ve bu da çok büyük bir enerji konsantrasyonuna yol açmıştır;Kavitasyon kabarcıklarının ürettiği yüksek sıcaklık ve basıncın neden olduğu sonokimyasal olaylar ve sonolüminesans, sonokimyadaki benzersiz enerji ve malzeme alışverişi biçimleridir.Bu nedenle ultrason, kimyasal ekstraksiyon, biyodizel üretimi, organik sentez, mikrobiyal arıtma, toksik organik kirleticilerin bozunması, kimyasal reaksiyon hızı ve verimi, katalizörün katalitik verimliliği, biyodegradasyon arıtımı, ultrasonik kireç önleme ve uzaklaştırma, biyolojik hücre kırma konularında giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. , dispersiyon ve aglomerasyon ve sonokimyasal reaksiyon.

1. ultrasonik geliştirilmiş kimyasal reaksiyon.

Ultrasonla geliştirilmiş kimyasal reaksiyon.Ana itici güç ultrasonik kavitasyondur.Kavitasyona uğrayan kabarcık çekirdeğinin çökmesi, yerel yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve güçlü darbe ve mikro jet üretir; bu, normal koşullar altında elde edilmesi zor veya imkansız olan kimyasal reaksiyonlar için yeni ve çok özel bir fiziksel ve kimyasal ortam sağlar.

2. Ultrasonik katalitik reaksiyon.

Yeni bir araştırma alanı olarak ultrasonik katalitik reaksiyonlar giderek daha fazla ilgi çekmektedir.Ultrasonun katalitik reaksiyon üzerindeki ana etkileri şunlardır:

(1) Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç, reaktanların serbest radikallere ve iki değerlikli karbona parçalanmasına yardımcı olur ve daha aktif reaksiyon türleri oluşturur;

(2) Şok dalgası ve mikro jet, yüzey reaksiyon ürünlerini veya ara maddelerini ve katalizör yüzey pasifleştirme katmanını çıkarabilen katı yüzey (katalizör gibi) üzerinde desorpsiyon ve temizleme etkilerine sahiptir;

(3) Şok dalgası reaktan yapısını tahrip edebilir

(4) Dağılmış reaktant sistemi;

(5) Ultrasonik kavitasyon metal yüzeyi aşındırır ve şok dalgası metal kafesin deformasyonuna ve metalin kimyasal reaksiyon aktivitesini artıran iç gerilme bölgesinin oluşumuna yol açar;

6) Çözücünün, sözde dahil etme reaksiyonunu oluşturmak üzere katının içine nüfuz etmesini teşvik edin;

(7) Katalizörün dağılımını iyileştirmek için, katalizörün hazırlanmasında sıklıkla ultrasonik kullanılır.Ultrasonik ışınlama, katalizörün yüzey alanını artırabilir, aktif bileşenlerin daha eşit şekilde dağılmasını sağlayabilir ve katalitik aktiviteyi arttırabilir.

3. Ultrasonik polimer kimyası

Ultrasonik pozitif polimer kimyasının uygulanması büyük ilgi görmüştür.Ultrasonik tedavi, makromolekülleri, özellikle yüksek molekül ağırlıklı polimerleri bozabilir.Selüloz, jelatin, kauçuk ve protein ultrasonik işlemle parçalanabilir.Günümüzde genel olarak ultrasonik bozunma mekanizmasının, kavitasyon kabarcığı patladığında kuvvet ve yüksek basıncın etkisinden kaynaklandığı, bozunmanın diğer kısmının ise ısı etkisinden kaynaklanabileceğine inanılmaktadır.Belirli koşullar altında, güçlü ultrason da polimerizasyonu başlatabilir.Güçlü ultrason ışınlaması, blok kopolimerler hazırlamak için polivinil alkol ve akrilonitrilin kopolimerizasyonunu ve aşı kopolimerleri oluşturmak için polivinil asetat ve polietilen oksidin kopolimerizasyonunu başlatabilir.

4. Ultrasonik alanla geliştirilmiş yeni kimyasal reaksiyon teknolojisi

Yeni kimyasal reaksiyon teknolojisi ve ultrasonik alan geliştirmenin birleşimi, ultrasonik kimya alanında bir başka potansiyel gelişme yönüdür.Örneğin, ortam olarak süperkritik akışkan kullanılır ve katalitik reaksiyonu güçlendirmek için ultrasonik alan kullanılır.Örneğin, süperkritik akışkanın yoğunluğu sıvıya benzer, viskozitesi ve difüzyon katsayısı gaza benzer; bu da onun çözünmesini sıvıya, kütle transfer kapasitesini de gaza eşdeğer kılar.Heterojen katalizörün deaktivasyonu, süperkritik akışkanın iyi çözünürlüğü ve difüzyon özellikleri kullanılarak geliştirilebilir, ancak bunu güçlendirmek için ultrasonik alanın kullanılması şüphesiz pastanın üzerindeki krema olacaktır.Ultrasonik kavitasyonun ürettiği şok dalgası ve mikro jet, katalizörün deaktivasyonuna yol açan bazı maddeleri çözmek için süperkritik sıvıyı büyük ölçüde arttırmakla kalmaz, desorpsiyon ve temizleme rolünü oynar ve katalizörü uzun süre aktif tutar, aynı zamanda Reaksiyon sistemini dağıtabilen ve süperkritik akışkan kimyasal reaksiyonunun kütle transfer hızını daha yüksek bir seviyeye çıkarabilen karıştırmanın rolü.Ek olarak, ultrasonik kavitasyonun oluşturduğu yerel noktada yüksek sıcaklık ve yüksek basınç, reaktanların serbest radikallere parçalanmasına yardımcı olacak ve reaksiyon hızını büyük ölçüde hızlandıracaktır.Günümüzde süperkritik akışkanın kimyasal reaksiyonu üzerine çok sayıda çalışma bulunmaktadır ancak bu reaksiyonun ultrasonik alan ile arttırılması konusunda çok az çalışma bulunmaktadır.

5. Biyodizel üretiminde yüksek güçlü ultrasonik kullanımı

Biyodizel hazırlamanın anahtarı, yağ asidi gliseridinin metanol ve diğer düşük karbonlu alkollerle katalitik transesterifikasyonudur.Ultrason, özellikle heterojen reaksiyon sistemleri için transesterifikasyon reaksiyonunu açıkça güçlendirebilir, karıştırma (emülsifikasyon) etkisini önemli ölçüde artırabilir ve dolaylı moleküler temas reaksiyonunu destekleyebilir, böylece reaksiyonun başlangıçta yüksek sıcaklık (yüksek basınç) koşulları altında gerçekleştirilmesi gerekir. oda sıcaklığında (veya oda sıcaklığına yakın) tamamlanabilir ve reaksiyon süresini kısaltabilir.Ultrasonik dalga sadece transesterifikasyon işleminde değil aynı zamanda reaksiyon karışımının ayrılmasında da kullanılır.Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Mississippi Eyalet Üniversitesi'nden araştırmacılar, biyodizel üretiminde ultrasonik işlemeyi kullandı.Biyodizelin verimi 5 dakika içinde %99'u aşarken, geleneksel kesikli reaktör sistemi 1 saatten fazla sürdü.