Aplikasi awal ultrasound dalam biokimia adalah untuk menghancurkan dinding sel dengan ultrasound untuk melepaskan kandungannya.Kajian seterusnya menunjukkan bahawa ultrasound intensiti rendah boleh menggalakkan proses tindak balas biokimia.Sebagai contoh, penyinaran ultrasonik asas nutrien cecair boleh meningkatkan kadar pertumbuhan sel alga, sekali gus meningkatkan jumlah protein yang dihasilkan oleh sel-sel ini sebanyak tiga kali ganda.

Berbanding dengan ketumpatan tenaga keruntuhan gelembung peronggaan, ketumpatan tenaga medan bunyi ultrasonik telah diperbesarkan sebanyak trilion kali, mengakibatkan kepekatan tenaga yang besar;Fenomena sonokimia dan sonoluminescence yang disebabkan oleh suhu dan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh buih peronggaan adalah bentuk unik pertukaran tenaga dan bahan dalam sonokimia.Oleh itu, ultrasound memainkan peranan yang semakin penting dalam pengekstrakan kimia, pengeluaran biodiesel, sintesis organik, rawatan mikrob, degradasi bahan pencemar organik toksik, kelajuan dan hasil tindak balas kimia, kecekapan pemangkin pemangkin, rawatan biodegradasi, pencegahan dan penyingkiran skala ultrasonik, penghancuran sel biologi. , penyebaran dan penggumpalan, dan tindak balas sonokimia.

1. tindak balas kimia dipertingkatkan ultrasonik.

Ultrasound meningkatkan tindak balas kimia.Daya penggerak utama ialah peronggaan ultrasonik.Keruntuhan teras buih yang merongga menghasilkan suhu tinggi tempatan, tekanan tinggi dan impak kuat serta jet mikro, yang menyediakan persekitaran fizikal dan kimia yang baharu dan sangat istimewa untuk tindak balas kimia yang sukar atau mustahil dicapai dalam keadaan biasa.

2. Tindak balas pemangkin ultrasonik.

Sebagai bidang penyelidikan baharu, tindak balas pemangkin ultrasonik telah menarik lebih banyak minat.Kesan utama ultrasound pada tindak balas pemangkin ialah:

(1) Suhu tinggi dan tekanan tinggi adalah kondusif kepada keretakan bahan tindak balas kepada radikal bebas dan karbon divalen, membentuk spesies tindak balas yang lebih aktif;

(2) Gelombang kejutan dan jet mikro mempunyai kesan desorpsi dan pembersihan pada permukaan pepejal (seperti pemangkin), yang boleh mengeluarkan produk tindak balas permukaan atau perantaraan dan lapisan pempasifan permukaan pemangkin;

(3) Gelombang kejutan boleh memusnahkan struktur reaktan

(4) Sistem bahan tindak balas tersebar;

(5) Peronggaan ultrasonik menghakis permukaan logam, dan gelombang kejutan membawa kepada ubah bentuk kekisi logam dan pembentukan zon terikan dalaman, yang meningkatkan aktiviti tindak balas kimia logam;

6) Menggalakkan pelarut untuk menembusi ke dalam pepejal untuk menghasilkan apa yang dipanggil tindak balas kemasukan;

(7) Untuk meningkatkan penyebaran mangkin, ultrasonik sering digunakan dalam penyediaan mangkin.Penyinaran ultrasonik boleh meningkatkan luas permukaan pemangkin, menjadikan komponen aktif tersebar lebih sekata dan meningkatkan aktiviti pemangkin.

3. Kimia polimer ultrasonik

Penggunaan kimia polimer positif ultrasonik telah menarik perhatian yang meluas.Rawatan ultrasonik boleh merendahkan makromolekul, terutamanya polimer berat molekul tinggi.Selulosa, gelatin, getah dan protein boleh terdegradasi dengan rawatan ultrasonik.Pada masa ini, secara amnya dipercayai bahawa mekanisme degradasi ultrasonik adalah disebabkan oleh kesan daya dan tekanan tinggi apabila gelembung peronggaan pecah, dan bahagian lain degradasi mungkin disebabkan oleh kesan haba.Di bawah keadaan tertentu, ultrasound kuasa juga boleh memulakan pempolimeran.Penyinaran ultrasound yang kuat boleh memulakan kopolimerisasi polivinil alkohol dan akrilonitril untuk menyediakan kopolimer blok, dan kopolimerisasi polivinil asetat dan polietilena oksida untuk membentuk kopolimer cantuman.

4. Teknologi tindak balas kimia baharu yang dipertingkatkan oleh medan ultrasonik

Gabungan teknologi tindak balas kimia baru dan peningkatan medan ultrasonik adalah satu lagi arah pembangunan yang berpotensi dalam bidang kimia ultrasonik.Sebagai contoh, cecair superkritikal digunakan sebagai medium, dan medan ultrasonik digunakan untuk menguatkan tindak balas pemangkin.Sebagai contoh, cecair superkritikal mempunyai ketumpatan yang serupa dengan cecair dan pekali kelikatan dan resapan serupa dengan gas, yang menjadikan pelarutannya bersamaan dengan cecair dan kapasiti pemindahan jisimnya bersamaan dengan gas.Penyahaktifan mangkin heterogen boleh diperbaiki dengan menggunakan sifat keterlarutan dan resapan yang baik bagi cecair superkritikal, tetapi sudah pasti ia adalah aising pada kek jika medan ultrasonik boleh digunakan untuk menguatkannya.Gelombang kejutan dan jet mikro yang dihasilkan oleh peronggaan ultrasonik bukan sahaja dapat meningkatkan cecair superkritikal untuk melarutkan beberapa bahan yang membawa kepada penyahaktifan pemangkin, memainkan peranan penyahsorpsian dan pembersihan, dan mengekalkan pemangkin aktif untuk masa yang lama, tetapi juga memainkan peranan peranan kacau, yang boleh menyuraikan sistem tindak balas, dan membuat kadar pemindahan jisim tindak balas kimia cecair superkritikal ke tahap yang lebih tinggi.Di samping itu, suhu tinggi dan tekanan tinggi pada titik tempatan yang dibentuk oleh peronggaan ultrasonik akan kondusif kepada keretakan bahan tindak balas menjadi radikal bebas dan mempercepatkan kadar tindak balas.Pada masa ini, terdapat banyak kajian mengenai tindak balas kimia cecair superkritikal, tetapi hanya sedikit kajian mengenai peningkatan tindak balas tersebut melalui medan ultrasonik.

5. penggunaan ultrasonik berkuasa tinggi dalam pengeluaran biodiesel

Kunci kepada penyediaan biodiesel ialah transesterifikasi pemangkin gliserida asid lemak dengan metanol dan alkohol rendah karbon yang lain.Ultrasound jelas boleh menguatkan tindak balas transesterifikasi, terutamanya untuk sistem tindak balas heterogen, ia boleh meningkatkan kesan pencampuran (pengemulsi) dengan ketara dan menggalakkan tindak balas sentuhan molekul tidak langsung, supaya tindak balas pada asalnya diperlukan untuk dijalankan di bawah keadaan suhu tinggi (tekanan tinggi). boleh disiapkan pada suhu bilik (atau hampir dengan suhu bilik), Dan memendekkan masa tindak balas.Gelombang ultrasonik bukan sahaja digunakan dalam proses transesterifikasi, tetapi juga dalam pemisahan campuran tindak balas.Penyelidik dari Universiti Negeri Mississippi di Amerika Syarikat menggunakan pemprosesan ultrasonik dalam penghasilan biodiesel.Hasil biodiesel melebihi 99% dalam masa 5 minit, manakala sistem reaktor kelompok konvensional mengambil masa lebih daripada 1 jam.