Aplicația principală a sonochimiei cu ultrasunete

Densitatea energetică a câmpului sonor ultrasonic, comparativ cu densitatea energetică la care se prăbușește bulele de cavitație, densitatea energetică este mărită cu trilioane de ori, provocând o mare concentrație de energie; fenomenul sonochemic și sono-luminescența cauzată de temperaturi extreme și de presiune ridicată generate de bule de cavitație reprezintă forma unică a schimbului de energie și material în sonochimie. Prin urmare, extracția chimică cu ultrasunete, producția de biodiesel, sinteza organică, tratarea microorganismelor, degradarea poluanților organici toxici, rata de reacție chimică și randamentul, eficiența catalitică a catalizatorului, tratamentul biodegradabil, reacția chimică armonică are un rol din ce în ce mai mare.

1. Reacțiile chimice îmbunătățite cu ultrasunete.

   Ecografia îmbunătățește reacțiile chimice. Forța principală provine din rolul cavitației cu ultrasunete. Colapsul nucleului de cavitație produce temperaturi locale ridicate, presiuni înalte și valuri puternice de șoc și micro-jeturi, oferind un mediu fizic și chimic foarte nou și special pentru reacțiile chimice dificile sau imposibil de realizat în condiții normale.

2. Reacția catalitică cu ultrasunete

   Ca un domeniu de cercetare nou, reacția catalitică cu ultrasunete a atras interes tot mai intens din partea angajaților din industrie. Rolul ultrasunetelor în reacțiile catalitice este în principal:
   

   (1) Temperatura ridicată și presiunea înaltă sunt favorabile pentru crăparea reactanților în radicalii liberi și carbonul bivalent, formând specii reactive mai active;

   (2) Undele de șoc și micro-jeturi au efecte de desorbție și de curățare pe suprafețe solide (cum ar fi catalizatorii) și pot îndepărta produsele de reacție de suprafață sau straturile intermediare și pasivare pe suprafața catalizatorului;

   (3) Undele de șocuri pot deteriora structura reactantului

   (4) sistem de reacție de dispersie;

   (5) Eroziunea cavitației cu ultrasunete a suprafeței metalice, undele de șocuri duc la deformarea rețelei metalice și formarea regiunii interne a tulpinii, crescând reactivitatea chimică a metalului;

   6) pentru a promova solventul în interiorul solid, rezultând așa-numita reacție de includere;

   (7) pentru a îmbunătăți dispersia catalizatorului, la prepararea catalizatorului, iradierea ultrasonică folosită în mod obișnuit poate crește suprafața catalizatorului pentru a face dispersia mai uniformă a componentei active, o activitate catalitică îmbunătățită.

3. Aplicație ultrasonică de mare putere în producția de biodiesel

   Cheia producției de biodiesel este reacția de transesterificare catalitică a gliceridelor cu acizi grași cu alcooli inferiori, cum ar fi metanolul, în timp ce ultrasunetele joacă un rol semnificativ în creșterea reacției de transesterificare, în special pentru sistemul de reacție eterogen poate spori semnificativ amestecul (emulsificarea) promovarea reacției de contact intermolecular, astfel încât reacția care a fost inițial necesară în condiții de temperatură ridicată (înaltă presiune) poate fi terminată la temperatura camerei (sau aproape de temperatura camerei) și scurtarea timpului de reacție. Ecografia este folosită nu numai pentru procesul de transesterificare, ci și pentru separarea amestecului de reacție. Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Mississippi din Statele Unite au folosit procesarea cu ultrasunete pentru a produce biodiesel. Producția de biomotorină a depășit 99% în decurs de 5 minute, în timp ce sistemele convenționale cu reactor discontinuu au necesitat mai mult de o oră.