Биохимияда ультрадыбысты ерте қолдану оның мазмұнын босату үшін ультрадыбыстықпен жасуша қабырғасын сындыру болуы керек.Кейінгі зерттеулер төмен қарқынды ультрадыбыстық биохимиялық реакция процесіне ықпал ете алатынын көрсетті.Мысалы, сұйық қоректік негізді ультрадыбыстық сәулелендіру балдыр жасушаларының өсу қарқынын арттыра алады, осылайша осы жасушалар өндіретін ақуыз мөлшерін үш есеге арттырады.

Кавитациялық көпіршіктің құлауының энергия тығыздығымен салыстырғанда, ультрадыбыстық дыбыс өрісінің энергия тығыздығы триллион есе ұлғайып, энергияның үлкен концентрациясына әкелді;Кавитациялық көпіршіктер шығаратын жоғары температура мен қысымнан туындаған сонохимиялық құбылыстар мен сонолюминесценция - сонохимиядағы энергия мен материал алмасудың бірегей нысандары.Сондықтан ультрадыбыстық химиялық экстракцияда, биодизельді өндіруде, органикалық синтезде, микробтық өңдеуде, улы органикалық ластаушы заттардың ыдырауында, химиялық реакция жылдамдығы мен кірістілігінде, катализатордың каталитикалық тиімділігінде, биодеградацияны өңдеуде, ультрадыбыстық масштабтың алдын алуда және жоюда, биологиялық жасушаны ұсақтауда барған сайын маңызды рөл атқарады. , дисперсия және агломерация және сонохимиялық реакция.

1. ультрадыбыстық күшейтілген химиялық реакция.

Ультрадыбыстық күшейтілген химиялық реакция.Негізгі қозғаушы күш - ультрадыбыстық кавитация.Кавитациялық көпіршікті өзегінің ыдырауы жергілікті жоғары температураны, жоғары қысымды және күшті әсерді және микро ағынды тудырады, бұл қалыпты жағдайларда қол жеткізу қиын немесе мүмкін емес химиялық реакциялар үшін жаңа және өте ерекше физикалық және химиялық ортаны қамтамасыз етеді.

2. Ультрадыбыстық каталитикалық реакция.

Жаңа зерттеу саласы ретінде ультрадыбыстық каталитикалық реакция барған сайын көбірек қызығушылық танытты.Ультрадыбыстың каталитикалық реакцияға негізгі әсері:

(1) Жоғары температура мен жоғары қысым реагенттердің бос радикалдар мен екі валентті көміртегіге крекингіне ықпал етеді, реакцияның неғұрлым белсенді түрлерін қалыптастырады;

(2) Соққы толқыны мен микро ағынның қатты бетке десорбциялау және тазалау әсерлері бар (мысалы, катализатор), олар беттік реакция өнімдерін немесе аралық өнімдерді және катализатор бетінің пассивация қабатын жоя алады;

(3) Соққы толқыны реактив құрылымын бұзуы мүмкін

(4) дисперсті реактивтер жүйесі;

(5) Ультрадыбыстық кавитация металдың бетін бұзады, ал соққы толқыны металл торының деформациясына және металдың химиялық реакция белсенділігін жақсартатын ішкі деформация аймағының пайда болуына әкеледі;

6) еріткіштің қатты денеге енуіне ықпал ету, инклюзия деп аталатын реакцияны жасау;

(7) Катализатордың дисперсиясын жақсарту үшін катализаторды дайындауда ультрадыбыстық жиі қолданылады.Ультрадыбыстық сәулелендіру катализатордың бетінің ауданын ұлғайтады, белсенді компоненттерді біркелкі дисперсті етеді және каталитикалық белсенділікті арттырады.

3. Ультрадыбыстық полимерлер химиясы

Ультрадыбыстық позитивті полимерлік химияны қолдану көпшіліктің назарын аударды.Ультрадыбыстық өңдеу макромолекулаларды, әсіресе жоғары молекулалық салмақты полимерлерді бұзуы мүмкін.Целлюлоза, желатин, резеңке және ақуыз ультрадыбыстық өңдеу арқылы ыдырауы мүмкін.Қазіргі уақытта, әдетте, ультрадыбыстық деградация механизмі кавитация көпіршігі жарылған кезде күш пен жоғары қысымның әсерінен, ал деградацияның басқа бөлігі жылудың әсерінен болуы мүмкін деп саналады.Белгілі бір жағдайларда қуатты ультрадыбыстық полимерлеуді бастауы мүмкін.Күшті ультрадыбыстық сәулелену блок-сополимерлерді дайындау үшін поливинил спирті мен акрилонитрилдің сополимерленуін, ал поливинилацетат пен полиэтилен оксидінің сополимерленуін трансплантат сополимерлерін түзе алады.

4. Ультрадыбыстық өріс арқылы жақсартылған жаңа химиялық реакция технологиясы

Жаңа химиялық реакция технологиясы мен ультрадыбыстық өрісті жақсарту комбинациясы ультрадыбыстық химия саласындағы тағы бір әлеуетті даму бағыты болып табылады.Мысалы, суперкритикалық сұйықтық орта ретінде пайдаланылады, ал ультрадыбыстық өріс каталитикалық реакцияны күшейту үшін қолданылады.Мысалы, суперкритикалық сұйықтықтың тығыздығы сұйыққа ұқсас, ал тұтқырлық пен диффузия коэффициенті газға ұқсас, бұл оның еруін сұйықтыққа, ал масса өткізу қабілетін газға эквивалентті етеді.Гетерогенді катализаторды деактивациялауды суперкритикалық сұйықтықтың жақсы ерігіштігі мен диффузиялық қасиеттерін пайдалану арқылы жақсартуға болады, бірақ оны күшейту үшін ультрадыбыстық өрісті қолдануға болатын болса, бұл сөзсіз торттағы глазурь.Ультрадыбыстық кавитация нәтижесінде пайда болатын соққы толқыны мен микро ағын катализатордың дезактивациясына әкелетін кейбір заттарды еріту, десорбциялау және тазалау рөлін атқару және катализаторды ұзақ уақыт белсенді ұстау үшін суперкритикалық сұйықтықты күшейтіп қана қоймайды, сонымен қатар реакция жүйесін тарата алатын және суперкритикалық сұйықтықтың химиялық реакциясының масса алмасу жылдамдығын жоғары деңгейге жеткізе алатын араластырудың рөлі.Сонымен қатар, ультрадыбыстық кавитация нәтижесінде пайда болатын жергілікті нүктедегі жоғары температура мен жоғары қысым реактивтердің бос радикалдарға крекингіне қолайлы болады және реакция жылдамдығын айтарлықтай жеделдетеді.Қазіргі уақытта суперкритикалық сұйықтықтың химиялық реакциясы бойынша көптеген зерттеулер бар, бірақ ультрадыбыстық өріс арқылы мұндай реакцияны күшейтуге арналған зерттеулер аз.

5. биодизель өндірісінде жоғары қуатты ультрадыбысты қолдану

Биодизельді дайындаудың кілті май қышқылы глицеридінің метанолмен және басқа да төмен көміртекті спирттермен каталитикалық трансэтерификациясы болып табылады.Ультрадыбыстық трансэтерификация реакциясын күшейте алады, әсіресе гетерогенді реакция жүйелері үшін, ол араластыру (эмульгирлеу) әсерін айтарлықтай күшейтеді және жанама молекулалық байланыс реакциясын көтереді, осылайша реакция бастапқыда жоғары температура (жоғары қысым) жағдайында жүзеге асырылуы керек. бөлме температурасында (немесе бөлме температурасына жақын) аяқталуы мүмкін және реакция уақытын қысқартыңыз.Ультрадыбыстық толқын трансэтерификация процесінде ғана емес, реакциялық қоспаны бөлуде де қолданылады.Америка Құрама Штаттарының Миссисипи мемлекеттік университетінің зерттеушілері биодизель өндірісінде ультрадыбыстық өңдеуді қолданды.Биодизельдің шығымы 5 минут ішінде 99%-дан асты, ал кәдімгі сериялық реактор жүйесі 1 сағаттан астам уақытты алды.