Den tidlige anvendelsen av ultralyd i biokjemi bør være å knuse celleveggen med ultralyd for å frigjøre innholdet.Senere studier har vist at lavintensitets ultralyd kan fremme den biokjemiske reaksjonsprosessen.For eksempel kan ultralydbestråling av flytende næringsgrunnlag øke veksthastigheten til algeceller, og dermed øke mengden protein produsert av disse cellene med tre ganger.

Sammenlignet med energitettheten til kavitasjonsboblekollaps, har energitettheten til ultralydslydfeltet blitt forstørret med billioner av ganger, noe som resulterer i en enorm konsentrasjon av energi;Sonokjemiske fenomener og sonoluminescens forårsaket av høy temperatur og trykk produsert av kavitasjonsbobler er unike former for energi- og materialutveksling i sonokjemi.Derfor spiller ultralyd en stadig viktigere rolle i kjemisk utvinning, biodieselproduksjon, organisk syntese, mikrobiell behandling, nedbrytning av giftige organiske forurensninger, kjemisk reaksjonshastighet og utbytte, katalytisk effektivitet av katalysator, behandling av biologisk nedbrytning, forebygging og fjerning av ultralydskala, biologisk celleknusing , dispersjon og agglomerering, og sonokjemisk reaksjon.

1. ultralyd forbedret kjemisk reaksjon.

Ultralyd forsterket kjemisk reaksjon.Den viktigste drivkraften er ultralyd kavitasjon.Sammenbruddet av kaviterende boblekjerne gir lokal høy temperatur, høyt trykk og sterk støt og mikrostråle, som gir et nytt og helt spesielt fysisk og kjemisk miljø for kjemiske reaksjoner som er vanskelige eller umulige å oppnå under normale forhold.

2. Ultrasonisk katalytisk reaksjon.

Som et nytt forskningsfelt har ultralydkatalytisk reaksjon tiltrukket seg mer og mer interesse.De viktigste effektene av ultralyd på katalytisk reaksjon er:

(1) Høy temperatur og høyt trykk bidrar til spaltning av reaktanter til frie radikaler og toverdig karbon, og danner mer aktive reaksjonsarter;

(2) Sjokkbølge og mikrostråle har desorpsjons- og renseeffekter på fast overflate (som katalysator), som kan fjerne overflatereaksjonsprodukter eller mellomprodukter og passiveringslag av katalysatoroverflate;

(3) Sjokkbølge kan ødelegge reaktantstrukturen

(4) Dispergert reaktantsystem;

(5) Ultralydkavitasjon eroderer metalloverflaten, og sjokkbølgen fører til deformasjon av metallgitteret og dannelsen av den indre belastningssonen, noe som forbedrer den kjemiske reaksjonsaktiviteten til metallet;

6) Fremme løsningsmidlet til å trenge inn i det faste stoffet for å produsere den såkalte inklusjonsreaksjonen;

(7) For å forbedre spredningen av katalysator, brukes ultralyd ofte til fremstilling av katalysator.Ultralydbestråling kan øke katalysatorens overflateareal, få de aktive komponentene til å spre seg jevnere og øke den katalytiske aktiviteten.

3. Ultrasonisk polymerkjemi

Anvendelsen av ultralyd positiv polymerkjemi har tiltrukket seg stor oppmerksomhet.Ultralydbehandling kan bryte ned makromolekyler, spesielt høymolekylære polymerer.Cellulose, gelatin, gummi og protein kan brytes ned ved ultralydbehandling.For tiden er det generelt antatt at ultralydnedbrytningsmekanismen skyldes effekten av kraft og det høye trykket når kavitasjonsboblen sprekker, og den andre delen av nedbrytningen kan skyldes effekten av varme.Under visse forhold kan kraftultralyd også sette i gang polymerisering.Sterk ultralydbestråling kan sette i gang kopolymerisering av polyvinylalkohol og akrylnitril for å fremstille blokkkopolymerer, og kopolymerisering av polyvinylacetat og polyetylenoksid for å danne podekopolymerer.

4. Ny kjemisk reaksjonsteknologi forbedret av ultralydfelt

Kombinasjonen av ny kjemisk reaksjonsteknologi og ultralydfeltforbedring er en annen potensiell utviklingsretning innen ultralydkjemi.For eksempel brukes den superkritiske væsken som medium, og ultralydfeltet brukes til å styrke den katalytiske reaksjonen.For eksempel har superkritisk væske tettheten som ligner på væske og viskositeten og diffusjonskoeffisienten lik gass, noe som gjør dens oppløsning ekvivalent med væske og dens masseoverføringskapasitet ekvivalent med gass.Deaktiveringen av heterogen katalysator kan forbedres ved å bruke de gode løselighets- og diffusjonsegenskapene til superkritisk væske, men det er utvilsomt prikken over i-en hvis ultralydfelt kan brukes til å styrke det.Sjokkbølgen og mikrostrålen generert av ultralydkavitasjon kan ikke bare forbedre den superkritiske væsken i stor grad for å løse opp noen stoffer som fører til katalysatordeaktivering, spille rollen som desorpsjon og rengjøring, og holde katalysatoren aktiv i lang tid, men også spille rolle omrøring, som kan spre reaksjonssystemet, og gjøre masseoverføringshastigheten til superkritisk væske kjemisk reaksjon til et høyere nivå.I tillegg vil den høye temperaturen og det høye trykket ved det lokale punktet dannet av ultralydkavitasjon bidra til sprekking av reaktanter til frie radikaler og akselerere reaksjonshastigheten kraftig.For tiden er det mange studier på den kjemiske reaksjonen av superkritisk væske, men få studier på forbedring av en slik reaksjon med ultralydfelt.

5. bruk av høyeffekt ultralyd i biodieselproduksjon

Nøkkelen til fremstilling av biodiesel er katalytisk transesterifisering av fettsyreglyserid med metanol og andre lavkarbonalkoholer.Ultralyd kan åpenbart styrke transesterifiseringsreaksjonen, spesielt for heterogene reaksjonssystemer, det kan forbedre blandings- (emulsifiserings-) effekten betydelig og fremme den indirekte molekylære kontaktreaksjonen, slik at reaksjonen opprinnelig krevde å utføres under høye temperaturer (høyt trykk) forhold kan fullføres ved romtemperatur (eller nær romtemperatur), og forkorte reaksjonstiden.Ultralydbølge brukes ikke bare i transesterifiseringsprosessen, men også i separasjonen av reaksjonsblandingen.Forskere fra Mississippi State University i USA brukte ultralydbehandling i produksjonen av biodiesel.Utbyttet av biodiesel oversteg 99 % innen 5 minutter, mens det konvensjonelle batch-reaktorsystemet tok mer enn 1 time.