Rana primjena ultrazvuka u biohemiji trebala bi biti razbijanje ćelijskog zida ultrazvukom kako bi se oslobodio njegov sadržaj.Naknadne studije su pokazale da ultrazvuk niskog intenziteta može potaknuti proces biohemijske reakcije.Na primjer, ultrazvučno zračenje tekuće nutritivne baze može povećati brzinu rasta stanica algi, čime se povećava količina proteina koju te stanice proizvode za tri puta.

U poređenju sa gustinom energije kolapsa kavitacionog mjehura, gustoća energije ultrazvučnog zvučnog polja je povećana za trilione puta, što je rezultiralo ogromnom koncentracijom energije;Sonohemijski fenomeni i sonoluminiscencija uzrokovani visokom temperaturom i pritiskom izazvanim kavitacionim mjehurićima jedinstveni su oblici izmjene energije i materijala u sonohemiji.Zbog toga ultrazvuk igra sve važniju ulogu u hemijskoj ekstrakciji, proizvodnji biodizela, organskoj sintezi, mikrobnom tretmanu, razgradnji toksičnih organskih zagađivača, brzini i prinosu hemijske reakcije, katalitičkoj efikasnosti katalizatora, tretmanu biorazgradnje, prevenciji i uklanjanju ultrazvučnog kamenca, biološkom drobljenju ćelija , disperzija i aglomeracija i sonohemijska reakcija.

1. ultrazvučna poboljšana hemijska reakcija.

Ultrazvučno pojačana hemijska reakcija.Glavna pokretačka snaga je ultrazvučna kavitacija.Kolaps kavitirajuće mehuraste jezgre proizvodi lokalnu visoku temperaturu, visok pritisak i jak udar i mikro mlaz, koji stvara novo i vrlo posebno fizičko i hemijsko okruženje za hemijske reakcije koje je teško ili nemoguće postići u normalnim uslovima.

2. Ultrazvučna katalitička reakcija.

Kao nova istraživačka oblast, ultrazvučna katalitička reakcija privlači sve veći interes.Glavni efekti ultrazvuka na katalitičku reakciju su:

(1) Visoka temperatura i visoki pritisak pogoduju pucanju reaktanata u slobodne radikale i dvovalentni ugljenik, formirajući aktivnije reakcione vrste;

(2) Udarni talas i mikromlaz imaju efekte desorpcije i čišćenja na čvrstu površinu (kao što je katalizator), koji može ukloniti površinske produkte reakcije ili međuprodukte i sloj površinske pasivacije katalizatora;

(3) Udarni talas može uništiti strukturu reaktanta

(4) sistem dispergovanih reaktanata;

(5) Ultrazvučna kavitacija erodira metalnu površinu, a udarni talas dovodi do deformacije metalne rešetke i formiranja unutrašnje zone deformacije, što poboljšava aktivnost hemijske reakcije metala;

6) Promovirati rastvarač da prodre u čvrstu supstancu kako bi se proizvela takozvana reakcija inkluzije;

(7) Za poboljšanje disperzije katalizatora, ultrazvučni se često koristi u pripremi katalizatora.Ultrazvučno zračenje može povećati površinu katalizatora, učiniti da se aktivne komponente ravnomjernije raspršuju i poboljšati katalitičku aktivnost.

3. Ultrazvučna hemija polimera

Primjena ultrazvučne pozitivne hemije polimera privukla je veliku pažnju.Ultrazvučni tretman može razgraditi makromolekule, posebno polimere visoke molekularne težine.Celuloza, želatin, guma i proteini mogu se razgraditi ultrazvučnim tretmanom.Trenutno se općenito vjeruje da je mehanizam ultrazvučne degradacije posljedica djelovanja sile i visokog tlaka kada kavitacijski mjehur pukne, a drugi dio degradacije može biti uzrokovan efektom topline.Pod određenim uslovima, moćni ultrazvuk takođe može pokrenuti polimerizaciju.Snažno ultrazvučno zračenje može pokrenuti kopolimerizaciju polivinil alkohola i akrilonitrila za pripremu blok kopolimera i kopolimerizaciju polivinil acetata i polietilen oksida za formiranje graft kopolimera.

4. Nova tehnologija hemijskih reakcija poboljšana ultrazvučnim poljem

Kombinacija nove tehnologije hemijskih reakcija i poboljšanja ultrazvučnog polja je još jedan potencijalni pravac razvoja u oblasti ultrazvučne hemije.Na primjer, superkritična tekućina se koristi kao medij, a ultrazvučno polje se koristi za jačanje katalitičke reakcije.Na primjer, superkritični fluid ima gustinu sličnu tekućini, a viskozitet i koeficijent difuzije slične plinu, što čini njegovo rastvaranje ekvivalentnim tekućini, a kapacitet prijenosa mase ekvivalentnim plinu.Deaktivacija heterogenog katalizatora može se poboljšati korištenjem dobrih svojstava topljivosti i difuzije superkritične tekućine, ali je nesumnjivo šlag na tortu ako se ultrazvučno polje može koristiti za njegovo jačanje.Udarni val i mikro mlaz generirani ultrazvučnom kavitacijom mogu ne samo uvelike poboljšati superkritičnu tekućinu za otapanje nekih supstanci koje dovode do deaktivacije katalizatora, igraju ulogu desorpcije i čišćenja i održavaju katalizator aktivnim dugo vremena, već također igraju ulogu ulogu miješanja, koje može raspršiti reakcioni sistem i povećati brzinu prijenosa mase kemijske reakcije superkritičnog fluida na viši nivo.Osim toga, visoka temperatura i visoki tlak na lokalnoj točki formirani ultrazvučnom kavitacijom će biti pogodni za pucanje reaktanata u slobodne radikale i uvelike ubrzati brzinu reakcije.Trenutno postoji mnogo studija o hemijskoj reakciji superkritičnog fluida, ali malo studija o poboljšanju takve reakcije ultrazvučnim poljem.

5. primjena ultrazvuka velike snage u proizvodnji biodizela

Ključ za pripremu biodizela je katalitička transesterifikacija glicerida masnih kiselina metanolom i drugim alkoholima s niskim udjelom ugljika.Ultrazvuk očito može ojačati reakciju transesterifikacije, posebno za heterogene reakcione sisteme, može značajno poboljšati učinak miješanja (emulgiranja) i promovirati reakciju indirektnog molekularnog kontakta, tako da je reakcija prvobitno bila potrebna da se izvede pod uvjetima visoke temperature (visokog tlaka). može se završiti na sobnoj temperaturi (ili blizu sobne temperature), i skratiti vrijeme reakcije.Ultrazvučni talas se ne koristi samo u procesu transesterifikacije, već iu odvajanju reakcione smeše.Istraživači sa Državnog univerziteta Mississippi u Sjedinjenim Državama koristili su ultrazvučnu obradu u proizvodnji biodizela.Prinos biodizela premašio je 99% u roku od 5 minuta, dok je konvencionalnom šaržnom reaktorskom sistemu trebalo više od 1 sat.