생화학에서 초음파의 초기 응용은 초음파로 세포벽을 부수어 내용물을 방출하는 것입니다.후속 연구에서는 저강도 초음파가 생화학 반응 과정을 촉진할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.예를 들어, 액체 영양염기에 초음파를 조사하면 조류 세포의 성장 속도를 높일 수 있으며, 이에 따라 이들 세포에서 생산되는 단백질의 양이 3배 증가합니다.

캐비테이션 기포 붕괴의 에너지 밀도와 비교하여 초음파 음장의 에너지 밀도는 수조 배 증가하여 에너지가 엄청나게 집중됩니다.캐비테이션 기포에 의해 생성된 고온 및 압력에 의해 발생하는 소노케미컬 현상 및 음파발광은 소노화학에서 에너지 및 물질 교환의 독특한 형태입니다.따라서 초음파는 화학 추출, 바이오디젤 생산, 유기 합성, 미생물 처리, 독성 유기 오염 물질 분해, 화학 반응 속도 및 수율, 촉매의 촉매 효율, 생분해 처리, 초음파 스케일 방지 및 제거, 생물학적 세포 파쇄에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. , 분산 및 응집, 초음파화학 반응.

1. 초음파 강화 화학 반응.

초음파 강화된 화학 반응.주요 원동력은 초음파 캐비테이션입니다.캐비테이션 기포 코어의 붕괴는 국부적인 고온, 고압 및 강한 충격과 마이크로 제트를 생성하여 정상적인 조건에서는 달성하기 어렵거나 불가능한 화학 반응을 위한 새롭고 매우 특별한 물리적, 화학적 환경을 제공합니다.

2. 초음파 촉매 반응.

새로운 연구분야로서 초음파촉매반응에 대한 관심이 높아지고 있다.촉매 반응에 대한 초음파의 주요 효과는 다음과 같습니다.

(1) 고온 및 고압은 반응물이 자유라디칼과 2가 탄소로 분해되어 보다 활성인 반응종을 형성하는 데 도움이 됩니다.

(2) 충격파와 마이크로 제트는 고체 표면(예: 촉매)에 대한 탈착 및 세척 효과가 있어 표면 반응 생성물 또는 중간체 및 촉매 표면 보호층을 제거할 수 있습니다.

(3) 충격파는 반응물 구조를 파괴할 수 있다

(4) 분산된 반응물 시스템;

(5) 초음파 캐비테이션은 금속 표면을 침식하고 충격파는 금속 격자의 변형과 내부 변형 영역의 형성으로 이어져 금속의 화학 반응 활성을 향상시킵니다.

6) 용매가 고체에 침투하도록 촉진하여 소위 포접 반응을 생성합니다.

(7) 촉매의 분산을 향상시키기 위해 촉매 제조에 초음파가 자주 사용됩니다.초음파 조사는 촉매의 표면적을 증가시키고 활성 성분을 보다 균일하게 분산시키며 촉매 활성을 향상시킬 수 있습니다.

3. 초음파 고분자 화학

초음파 포지티브 폴리머 화학의 적용은 많은 관심을 끌었습니다.초음파 처리는 고분자, 특히 고분자량 폴리머를 분해할 수 있습니다.셀룰로오스, 젤라틴, 고무 및 단백질은 초음파 처리에 의해 분해될 수 있습니다.현재 일반적으로 초음파 열화 메커니즘은 캐비테이션 기포가 터질 때 힘과 고압의 영향으로 인한 것이며 열화의 다른 부분은 열의 영향으로 인한 것일 수 있다고 일반적으로 믿어집니다.특정 조건에서는 전력 초음파가 중합을 시작할 수도 있습니다.강한 초음파 조사는 폴리비닐알코올과 아크릴로니트릴의 공중합을 시작하여 블록 공중합체를 제조하고, 폴리비닐 아세테이트와 폴리에틸렌 산화물의 공중합을 시작하여 그래프트 공중합체를 형성할 수 있습니다.

4. 초음파장으로 강화된 새로운 화학반응 기술

새로운 화학 반응 기술과 초음파 장 강화의 결합은 초음파 화학 분야의 또 다른 잠재적인 발전 방향입니다.예를 들어, 초임계 유체가 매질로 사용되고 초음파 장은 촉매 반응을 강화하는 데 사용됩니다.예를 들어, 초임계 유체는 밀도가 액체와 비슷하고 점도와 확산 계수가 기체와 유사하여 용해도가 액체와 동일하고 물질 전달 능력이 기체와 동일합니다.불균일 촉매의 비활성화는 초임계 유체의 우수한 용해도 및 확산 특성을 사용하여 개선할 수 있지만, 초음파장을 사용하여 이를 강화할 수 있다면 이는 의심할 여지 없이 금상첨화입니다.초음파 캐비테이션에 의해 생성된 충격파와 마이크로 제트는 초임계 유체를 크게 향상시켜 촉매 비활성화로 이어지는 일부 물질을 용해시키고 탈착 및 세척 역할을 하며 촉매를 오랫동안 활성 상태로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 반응 시스템을 분산시키고 초임계 유체 화학 반응의 물질 전달 속도를 더 높은 수준으로 만들 수 있는 교반의 역할.또한, 초음파 캐비테이션에 의해 형성된 국소 지점의 고온 및 고압은 반응물이 자유 라디칼로 분해되는 데 도움이 되고 반응 속도를 크게 가속화합니다.현재 초임계 유체의 화학반응에 관한 많은 연구가 있으나, 초음파장에 의한 이러한 반응의 향상에 관한 연구는 거의 없다.

5. 바이오디젤 생산에 고출력 초음파 적용

바이오디젤 제조의 핵심은 지방산 글리세리드와 메탄올 및 기타 저탄소 알코올의 촉매적 에스테르 교환반응입니다.초음파는 분명히 에스테르 교환 반응을 강화할 수 있으며, 특히 이질적인 반응 시스템의 경우 혼합(유화) 효과를 크게 향상시키고 간접적인 분자 접촉 반응을 촉진하여 원래 고온(고압) 조건에서 수행되어야 하는 반응을 촉진할 수 있습니다. 실온(또는 실온에 가까운 온도)에서 완료할 수 있으며 반응 시간을 단축할 수 있습니다.초음파는 에스테르 교환 반응 공정뿐만 아니라 반응 혼합물의 분리에도 사용됩니다.미국 미시시피 주립대학교 연구진은 바이오디젤 생산에 초음파 처리를 사용했습니다.기존 회분식 반응기 시스템은 1시간 이상 소요됐던 데 비해 바이오디젤 수율은 5분 만에 99%를 넘었다.