Ang maagang aplikasyon ng ultrasound sa biochemistry ay dapat na basagin ang cell wall gamit ang ultrasound upang palabasin ang mga nilalaman nito.Ipinakita ng mga kasunod na pag-aaral na ang low-intensity ultrasound ay maaaring magsulong ng proseso ng biochemical reaction.Halimbawa, ang ultrasonic irradiation ng liquid nutrient base ay maaaring tumaas ang rate ng paglago ng algal cells, kaya tumataas ang dami ng protina na ginawa ng mga cell na ito ng tatlong beses.

Kung ikukumpara sa density ng enerhiya ng pagbagsak ng cavitation bubble, ang density ng enerhiya ng ultrasonic sound field ay pinalaki ng trilyong beses, na nagreresulta sa isang malaking konsentrasyon ng enerhiya;Ang mga sonochemical phenomena at sonoluminescence na dulot ng mataas na temperatura at presyon na ginawa ng mga cavitation bubble ay mga natatanging anyo ng enerhiya at pagpapalitan ng materyal sa sonochemistry.Samakatuwid, ang ultrasound ay gumaganap ng isang lalong mahalagang papel sa pagkuha ng kemikal, paggawa ng biodiesel, organic synthesis, paggamot sa microbial, pagkasira ng mga nakakalason na organikong pollutant, bilis at ani ng reaksyon ng kemikal, catalytic na kahusayan ng katalista, paggamot sa biodegradation, pag-iwas at pag-alis ng ultrasonic scale, pagdurog ng biological cell. , dispersion at agglomeration, at sonochemical reaction.

1. ultrasonic pinahusay na kemikal na reaksyon.

Pinahusay ng ultratunog ang kemikal na reaksyon.Ang pangunahing puwersa sa pagmamaneho ay ultrasonic cavitation.Ang pagbagsak ng cavitating bubble core ay gumagawa ng lokal na mataas na temperatura, mataas na presyon at malakas na epekto at micro jet, na nagbibigay ng bago at napakaespesyal na pisikal at kemikal na kapaligiran para sa mga reaksiyong kemikal na mahirap o imposibleng makamit sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

2. Ultrasonic catalytic reaksyon.

Bilang isang bagong larangan ng pananaliksik, ang ultrasonic catalytic reaction ay nakakaakit ng higit at higit na interes.Ang mga pangunahing epekto ng ultrasound sa catalytic reaction ay:

(1) Ang mataas na temperatura at mataas na presyon ay nakakatulong sa pag-crack ng mga reactant sa mga libreng radical at divalent carbon, na bumubuo ng mas aktibong reaction species;

(2) Ang shock wave at micro jet ay may mga epekto ng desorption at paglilinis sa solid surface (tulad ng catalyst), na maaaring mag-alis ng mga produkto ng reaksyon sa ibabaw o mga intermediate at catalyst surface passivation layer;

(3) Ang shock wave ay maaaring sirain ang reactant structure

(4) Dispersed reactant system;

(5) Ang ultrasonic cavitation ay nakakasira sa ibabaw ng metal, at ang shock wave ay humahantong sa pagpapapangit ng metal lattice at pagbuo ng panloob na strain zone, na nagpapabuti sa aktibidad ng kemikal na reaksyon ng metal;

6) Isulong ang solvent na tumagos sa solid upang makagawa ng tinatawag na inclusion reaction;

(7) Upang mapabuti ang pagpapakalat ng katalista, ang ultrasonic ay kadalasang ginagamit sa paghahanda ng katalista.Ang ultrasonic irradiation ay maaaring tumaas ang ibabaw na lugar ng katalista, gawing mas pantay-pantay ang pagkalat ng mga aktibong sangkap at mapahusay ang aktibidad ng catalytic.

3. Ultrasonic polymer chemistry

Ang aplikasyon ng ultrasonic positive polymer chemistry ay nakakaakit ng malawak na atensyon.Ang ultrasonic na paggamot ay maaaring magpababa ng mga macromolecule, lalo na ang mataas na molekular na timbang na mga polimer.Ang selulusa, gulaman, goma at protina ay maaaring masira sa pamamagitan ng ultrasonic treatment.Sa kasalukuyan, karaniwang pinaniniwalaan na ang mekanismo ng pagkasira ng ultrasonic ay dahil sa epekto ng puwersa at mataas na presyon kapag sumabog ang bula ng cavitation, at ang iba pang bahagi ng pagkasira ay maaaring dahil sa epekto ng init.Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang power ultrasound ay maaari ding magpasimula ng polymerization.Ang malakas na ultrasound irradiation ay maaaring magpasimula ng copolymerization ng polyvinyl alcohol at acrylonitrile upang ihanda ang block copolymer, at ang copolymerization ng polyvinyl acetate at polyethylene oxide upang bumuo ng graft copolymer.

4. Bagong teknolohiya ng kemikal na reaksyon na pinahusay ng ultrasonic field

Ang kumbinasyon ng bagong teknolohiya ng reaksyon ng kemikal at pagpapahusay ng ultrasonic field ay isa pang potensyal na direksyon ng pag-unlad sa larangan ng ultrasonic chemistry.Halimbawa, ang supercritical fluid ay ginagamit bilang medium, at ang ultrasonic field ay ginagamit upang palakasin ang catalytic reaction.Halimbawa, ang supercritical fluid ay may density na katulad ng likido at ang viscosity at diffusion coefficient na katulad ng gas, na ginagawang katumbas ng dissolution nito sa likido at ang kapasidad ng mass transfer nito ay katumbas ng gas.Ang pag-deactivate ng heterogenous catalyst ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng mahusay na solubility at diffusion properties ng supercritical fluid, ngunit walang alinlangan na ito ang icing sa cake kung ang ultrasonic field ay maaaring gamitin upang palakasin ito.Ang shock wave at micro jet na nabuo ng ultrasonic cavitation ay hindi lamang maaaring lubos na mapahusay ang supercritical fluid upang matunaw ang ilang mga sangkap na humahantong sa pag-deactivate ng catalyst, gumaganap ng papel ng desorption at paglilinis, at panatilihing aktibo ang catalyst sa loob ng mahabang panahon, ngunit gumaganap din ng papel na ginagampanan ng pagpapakilos, na maaaring ikalat ang sistema ng reaksyon, at gawin ang mass transfer rate ng supercritical fluid na kemikal na reaksyon sa isang mas mataas na antas.Bilang karagdagan, ang mataas na temperatura at mataas na presyon sa lokal na punto na nabuo ng ultrasonic cavitation ay magiging kaaya-aya sa pag-crack ng mga reactant sa mga libreng radical at lubos na mapabilis ang rate ng reaksyon.Sa kasalukuyan, maraming mga pag-aaral sa kemikal na reaksyon ng supercritical fluid, ngunit kakaunti ang mga pag-aaral sa pagpapahusay ng naturang reaksyon sa pamamagitan ng ultrasonic field.

5. application ng high-power ultrasonic sa biodiesel production

Ang susi sa paghahanda ng biodiesel ay ang catalytic transesterification ng fatty acid glyceride na may methanol at iba pang low-carbon alcohols.Malinaw na mapapalakas ng ultratunog ang reaksyon ng transesterification, lalo na para sa mga heterogenous na sistema ng reaksyon, maaari itong makabuluhang mapahusay ang epekto ng paghahalo (emulsification) at itaguyod ang hindi direktang reaksyon ng pakikipag-ugnay sa molekula, upang ang reaksyon na orihinal na kinakailangan upang maisagawa sa ilalim ng mataas na temperatura (mataas na presyon) na mga kondisyon maaaring kumpletuhin sa temperatura ng silid (o malapit sa temperatura ng silid), At paikliin ang oras ng reaksyon.Ang ultrasonic wave ay hindi lamang ginagamit sa proseso ng transesterification, kundi pati na rin sa paghihiwalay ng reaction mixture.Ang mga mananaliksik mula sa Mississippi State University sa Estados Unidos ay gumamit ng ultrasonic processing sa paggawa ng biodiesel.Ang yield ng biodiesel ay lumampas sa 99% sa loob ng 5 minuto, habang ang conventional batch reactor system ay tumagal ng higit sa 1 oras.