Biokimikan ultrasoinuen aplikazio goiztiarra ultrasoinuekin horma zelularra apurtzea izan behar da bere edukia askatzeko.Ondorengo ikerketek frogatu dute intentsitate baxuko ultrasoinuek erreakzio biokimiko prozesua susta dezaketela.Esaterako, nutriente likidoaren oinarriaren ultrasoinuen irradiazioak alga-zelulen hazkuntza-tasa handitu dezake, horrela zelula horiek ekoizten duten proteina kopurua hiru aldiz handituz.

Kavitazio-burbuilaren kolapsoaren energia-dentsitatearekin alderatuta, ultrasoinu-soinu-eremuaren energia-dentsitatea bilioi aldiz handitu da, energia-kontzentrazio handia eraginez;Kavitazio-burbuilek sortutako tenperatura eta presio altuak eragindako fenomeno sonokimikoak eta sonolumineszentzia energia eta material truke forma bereziak dira sonokimikan.Hori dela eta, ultrasoinuek gero eta garrantzi handiagoa dute erauzketa kimikoan, biodieselaren ekoizpenean, sintesi organikoan, mikrobioen tratamenduan, kutsatzaile organiko toxikoen degradazioan, erreakzio kimikoen abiadura eta etekinean, katalizatzailearen eraginkortasun katalitikoan, biodegradazioaren tratamenduan, ultrasoinuen eskala prebenitzea eta kentzea, zelula biologikoak birrintzea. , sakabanaketa eta aglomerazioa, eta erreakzio sonokimikoa.

1. Ultrasoinuen erreakzio kimiko hobetua.

Ultrasoinuak hobetutako erreakzio kimikoa.Indar eragile nagusia ultrasoinu cavitation da.Burbuila nukleoaren kolapsoak tokiko tenperatura altua, presio altua eta inpaktu indartsua eta mikro jetak sortzen ditu, eta horrek ingurune fisiko eta kimiko berri eta oso berezia eskaintzen du baldintza normaletan lortzen zailak edo ezinezkoak diren erreakzio kimikoetarako.

2. Ultrasoinu erreakzio katalitikoa.

Ikerketa-eremu berri gisa, ultrasoinu-erreakzio katalitikoak gero eta interes handiagoa erakarri du.Ultrasoinuen efektu nagusiak erreakzio katalitikoan hauek dira:

(1) Tenperatura altuak eta presio altuak erreaktiboak erradikal askeetan eta karbono dibalenteetan pitzatzeko lagungarriak dira, erreakzio espezie aktiboagoak sortuz;

(2) Shock-uhinak eta mikro-jetak gainazal solidoan (adibidez, katalizatzailean) desortzio eta garbiketa efektuak dituzte, gainazaleko erreakzio produktuak edo bitartekoak eta katalizatzailearen gainazaleko pasivazio geruza kendu ditzaketenak;

(3) Talk-uhinak erreaktiboen egitura suntsitu dezake

(4) Erreaktiboen sistema sakabanatua;

(5) Ultrasoinu cavitazioak metalaren gainazala higatzen du, eta talka-uhinak metal-sarearen deformazioa eta barneko tentsio-eremua sortzea dakar, eta horrek metalaren erreakzio kimikoen jarduera hobetzen du;

6) Sustatu disolbatzailea solidoan sar dadin inklusio-erreakzioa sortzeko;

(7) Katalizatzailearen barreiapena hobetzeko, ultrasoinua sarritan erabiltzen da katalizatzailea prestatzeko.Ultrasoinu-irradiazioak katalizatzailearen azalera handitu dezake, osagai aktiboak uniformeago sakabanatu eta jarduera katalitikoa hobetu dezake.

3. Ultrasoinu-polimeroen kimika

Ultrasoinu-polimeroen kimika positiboaren aplikazioak arreta handia erakarri du.Ultrasoinu bidezko tratamenduak makromolekulak degrada ditzake, batez ere pisu molekular handiko polimeroak.Ultrasoinuen tratamenduaren bidez zelulosa, gelatina, kautxua eta proteina degradatu daitezke.Gaur egun, oro har, ultrasoinuen degradazio mekanismoa cavitation burbuila lehertzen denean indarraren eta presio altuaren eraginaren ondoriozkoa dela uste da, eta degradazioaren beste zatia beroaren eraginaren ondorioz izan daiteke.Baldintza jakin batzuetan, ultrasoinu potentzia ere polimerizazioa abiarazi dezake.Ultrasoinu irradiazio indartsuak alkohol polibinilaren eta akrilonitriloaren kopolimerizazioa abiarazi dezake bloke kopolimeroak prestatzeko, eta polibinilo azetatoaren eta polietileno oxidoaren kopolimerizazioa injerto kopolimeroak sortzeko.

4. Ultrasoinuen eremuaren bidez hobetutako erreakzio kimikoen teknologia berria

Erreakzio kimikoen teknologia berriaren eta ultrasoinuen eremuaren hobekuntzaren konbinazioa ultrasoinuen kimikaren alorrean garapen potentzial bat da.Adibidez, fluido superkritikoa erabiltzen da medio gisa, eta ultrasoinu eremua erreakzio katalitikoa indartzeko.Esaterako, fluido superkritikoak likidoaren dentsitatea eta biskositate eta difusio koefizientea gasaren antzekoa du, eta horrek bere disoluzioa likidoaren baliokide bihurtzen du eta masa transferitzeko ahalmena gasaren baliokidea.Katalizatzaile heterogeneoaren desaktibazioa fluido superkritikoen disolbagarritasun eta difusio propietate onak erabiliz hobetu daiteke, baina, dudarik gabe, opilaren izotza da ultrasoinu-eremua indartzeko erabil badaiteke.Ultrasoinu cavitazioak sortutako talka-uhinak eta mikro jetak fluido superkritikoa asko hobetu dezake katalizatzailea desaktibatzea eragiten duten substantzia batzuk disolbatzeko, desortzio eta garbiketa zeregina betetzeko eta katalizatzailea aktibo mantentzeko denbora luzez, baina baita ere. nahastearen rola, erreakzio-sistema sakabanatu dezakeena, eta fluido superkritikoen erreakzio kimikoaren masa-transferentzia-tasa maila altuago batera eraman dezake.Gainera, ultrasoinu-kabitazioak eratutako tokiko puntuko tenperatura eta presio altua erreaktiboak erradikal askeetan pitzatzeko eta erreakzio-abiadura asko bizkortuko ditu.Gaur egun, fluido superkritikoen erreakzio kimikoari buruzko ikerketa asko daude, baina ultrasoinuen eremuaren bidez erreakzio hori hobetzeari buruzko ikerketa gutxi.

5. Biodiesel ekoizpenean potentzia handiko ultrasoinuen aplikazioa

Biodiesela prestatzeko gakoa gantz-azidoen glizeridoaren transesterifikazio katalitikoa metanolarekin eta karbono gutxiko beste alkohol batzuekin da.Ultrasoinuak transesterifikazio erreakzioa indartu dezake, batez ere erreakzio sistema heterogeneoetarako, nahasketa (emultsio) efektua nabarmen hobetu eta zeharkako ukipen molekularren erreakzioa sustatzeko, hasiera batean tenperatura altuko (presio handiko) baldintzetan egin behar zen erreakzioa. giro-tenperaturan osa daiteke (edo giro-tenperaturatik hurbil), Eta erreakzio denbora laburtu.Ultrasoinu-uhina ez da soilik transesterifikazio prozesuan erabiltzen, baita erreakzio-nahastearen bereizketan ere.Estatu Batuetako Mississippi State University-ko ikertzaileek ultrasoinuen prozesamendua erabili zuten biodiesela ekoizteko.Biodieselaren etekinak % 99 gainditu zuen 5 minuturen buruan, eta ohiko loteetako erreaktore-sistemak ordu 1 baino gehiago behar izan zuen.