Aplicació principal de Sonochemistry ultrasònic

La densitat d'energia del camp de so ultrasònic, en comparació amb la densitat d'energia a la qual s'aboca la bombolla de la cavitació, augmenta la densitat d'energia en trilions de vegades, causant una gran concentració d'energia; el fenomen sonoquímic i la sonoluminescència provocades per la temperatura extrema alta i l'alta pressió generada per les bombolles de cavitació, és l'única forma d'intercanvi d'energia i material en sonochemistry. Per tant, l'extracció química ultrasònica, la producció de biodièsel, la síntesi orgànica, el tractament dels microorganismes, la degradació dels contaminants orgànics tòxics, la velocitat i rendiment de la reacció química, l'eficiència catalítica del catalitzador, el tractament biodegradable, l'antioxidació ultrasònica, la molienda cel·lular biològica, la dispersió i la cohesió, La reacció química harmònica té un paper creixent.

1. Reaccions químiques millorades per ultrasons.

   L'ultrasò millora les reaccions químiques. La força principal prové del paper de la cavitació d'ultrasons. El col·lapse del nucli de la cavitació produeix altes temperatures locals, d'alta pressió i fortes ones de xoc i micròfons, proporcionant un nou i molt especial entorn físic i químic per a reaccions químiques que són difícils o impossibles d'aconseguir en condicions normals.

2. Reacció catalítica ultrasònica

   Com a nou camp d'investigació, la reacció catalítica ultrasònica ha atret cada vegada més un interès intens dels treballadors de la indústria. El paper de l'ecografia en les reaccions catalítiques és principalment:
   

   (1) Les altes temperatures i les altes pressions són favorables per al craqueig dels reactius en radicals lliures i carboni divalent, formant espècies reactives més actives;

   (2) Les ones de xoc i els micròfons tenen efectes de desorció i neteja en superfícies sòlides (com ara catalitzadors) i poden eliminar productes de reacció superficial o intermedis i capes de passivació a la superfície del catalitzador;

   (3) Les ones de xoc poden danyar l'estructura reactiva

   (4) sistema de reacció de dispersió;

   (5) L'erosió per cavitació ultrasònica de la superfície metàl·lica, l'ona de xoc produeix la deformació de la xarxa metàl·lica i la formació de la regió de tensió interna, augmentant la reactivitat química del metall;

   6) per a promoure el dissolvent en l'interior sòlid, resultant en l'anomenada reacció d'inclusió;

   (7) per millorar la dispersió del catalitzador, en la preparació del catalitzador, la irradiació ultrasònica d'ultrasons comunament usada pot augmentar la superfície del catalitzador per fer que el component actiu sigui més uniforme de dispersió, una activitat catalítica millorada.

3. Aplicació d'ultrasons d'alta potència en la producció de biodièsel

   La clau per a la producció de biodièsel és la reacció de transesterificació catalítica dels glicèrids d'àcids grassos amb alcohols més baixos com el metanol, mentre que l'ecografia té un paper important en la millora de la reacció de transesterificació, especialment per al sistema de reacció heterogènia pot millorar significativament la barreja (emulsificació). Promoció de la reacció de contacte intermolecular, de manera que la reacció originalment requerida sota condicions d'alta temperatura (alta pressió) es pot completar a temperatura ambient (o prop de la temperatura ambient) i escurçar el temps de reacció. L'ecografia s'utilitza no només per al procés de transesterificació, sinó també per a la separació de la mescla de reacció. Els investigadors de la Universitat Estatal de Mississippi dels Estats Units van utilitzar processos d'ultrasons per produir biodièsel. El rendiment del biodièsel va superar el 99% en 5 minuts, mentre que els sistemes de reactors batch convencionals requerien més d'1 hora.