Wat is ultrasone sonochemische behandeling? Wat voor soort functie heeft het?

De essentie van het ultrasone sonochemische effect is cavitatie, die drie stappen omvat: het verschijnen van gaskernen, de groei van microbellen en het barsten van microbellen. Onder invloed van echografie ondergaat de vloeistof een snelle beweging. Door veranderingen in de geluidsdruk wordt het oplosmiddel gecomprimeerd en nauwelijks aangetast. In het schaarse fasegebied van ultrageluid zet de gasholte uit en groeit, waardoor de omringende vloeistofdamp of gas wordt gevuld. In het gecomprimeerde fasegebied vallen de luchtbellen snel in elkaar en scheuren ze, waardoor een groot aantal microbellen ontstaat die vervolgens als nieuwe gaskernen kunnen dienen.
De belangrijkste reden voor de invloed van ultrageluid op chemische reacties is dat deze microbellen sterke schokgolven kunnen genereren wanneer ze groeien en plotseling scheuren. Er wordt geschat dat wanneer microbellen barsten, er in de lokale ruimte een druk van maximaal megabar kan worden gegenereerd, met een centrale temperatuur van 104-106K. De verklaring voor het effect van het ultrasone veld heeft nog niet het moleculaire niveau bereikt, maar blijft op het niveau van het mechanische mechanisme van de moleculaire populatie.
Bijvoorbeeld de cavitatie- en reinigende werking op vaste oppervlakken; Het emulgerende effect van niet-mengbare vloeistoffen; De impact van hoge temperaturen en druk veroorzaakt door schokgolven in de microruimte op massa- en energieoverdracht tijdens het barsten van microbellen.
Ultrasone chemische reacties kunnen op basis van het medium in twee categorieën worden verdeeld: ① sonochemie in de waterfase. Onder invloed van ultrageluid valt water uiteen in hydroxylradicalen en waterstofatomen, wat een reeks chemische reacties kan veroorzaken.
Organische halogeniden, zoals CH2Cl2, CHCl3 en CCl4, ondergaan ultrasone werking in waterige media, waardoor waterstof-waterstofbruggen breken en vrije radicalen ontstaan. Studies naar de sonochemie van biomoleculen zoals eiwitten en enzymen hebben aangetoond dat sonoredoxreacties het belangrijkste mechanisme zijn dat leidt tot veel eenvoudige producten, zoals sonochemie in niet-waterige vloeibare fasen. Het onderzoek op dit gebied bevindt zich nog in de beginfase.

De rol van echografie-sonochemie:

Wanneer ultrageluid zich voortplant in vloeibare media, genereert het een reeks effecten, zoals mechanica, thermodynamica, optica, elektronica en chemie, via mechanische, cavitatie- en thermische effecten. Vooral ultrageluid met hoog vermogen kan sterke cavitatie genereren, wat lokaal resulteert in onmiddellijke vorming van hoge temperaturen, hoge druk, vacuüm en microjets.
Ultrasone technologie kan als fysiek middel en hulpmiddel een reeks bijna extreme omstandigheden genereren in veelgebruikte chemische reactiemedia. Deze energie kan niet alleen veel chemische reacties stimuleren of bevorderen, de snelheid van chemische reacties versnellen, maar ook de richting van bepaalde chemische reacties veranderen, waardoor onverwachte effecten en wonderen ontstaan. Algemeen wordt aangenomen dat het optreden van bovengenoemde verschijnselen voornamelijk te wijten is aan de mechanische en cavitatie-effecten van ultrageluid, die als gevolg daarvan de reactieomstandigheden en de omgeving veranderen.
Mechanische actie - het introduceren van ultrageluid in een chemisch reactiesysteem, ultrageluid kan ervoor zorgen dat stoffen een intense geforceerde beweging ondergaan, een unidirectionele kracht genereren om de overdracht en diffusie van stoffen te versnellen, mechanisch roeren vervangen, kan ervoor zorgen dat stoffen van het oppervlak loslaten en zo bijwerken de interface.
Cavitatie-effect - In sommige gevallen houdt het genereren van ultrasoon effect verband met het cavitatiemechanisme. Ultrasone cavitatie verwijst naar een reeks dynamische processen die plaatsvinden onder invloed van ultrasone golven, waaronder oscillatie, uitzetting, samentrekking en zelfs ineenstorting van kleine belletjes (gaten) in de vloeistof. Op het punt van cavitatie ondergaat de lokale toestand van de vloeistof aanzienlijke veranderingen, wat resulteert in extreem hoge temperaturen en hoge druk. Biedt een nieuwe en zeer speciale fysische en chemische omgeving voor chemische reacties die onder algemene omstandigheden moeilijk of onmogelijk te realiseren zijn
Katalytische chemische reactie--
① Hoge temperatuur- en hogedrukomstandigheden zijn bevorderlijk voor het kraken van reactanten in vrije radicalen en tweewaardige koolstof, waardoor actievere reactiesoorten worden gevormd;
② Schokgolven en microjets hebben desorptie- en reinigende effecten op vaste oppervlakken (zoals katalysatoren), waardoor reactieproducten of tussenproducten aan het oppervlak kunnen worden verwijderd, evenals passivatielagen op katalysatoroppervlakken;
③ Schokgolven kunnen de structuur van reactanten beschadigen;
④ Reagenssysteem verspreiden;
⑤ Ultrasone cavitatie erodeert het metalen oppervlak, waardoor vervorming van het metalen rooster en de vorming van interne spanningszones ontstaat, waardoor de chemische reactiviteit van het metaal wordt verbeterd;
⑥ Het bevorderen van de penetratie van oplosmiddelen in het inwendige van vaste stoffen, resulterend in zogenaamde insluitingsreacties;
⑦ Verbeter de katalysatordispersie;

De toepassing van ultrasone sonochemie:

Ultrasone sonochemie kan worden toegepast op bijna alle chemische reacties, zoals extractie en scheiding, synthese en afbraak, biodieselproductie, microbiële behandeling, afbraak van giftige organische verontreinigende stoffen, biologische afbraakbehandeling, biologische celvermaling, dispersie en aggregatie, enz.

◆ Traditionele Chinese geneeskunde-extractie: het verwijst naar het ultrasoon verpletteren (fragmentatie) van traditionele Chinese geneeskundecellen om een ​​efficiënte extractie van nuttige stoffen te bereiken. Vergeleken met traditionele extractietechnieken heeft echografie-ondersteunde extractie voordelen zoals hoge snelheid, lage kosten, hoge efficiëntie, veiligheid, lage kosten en brede toepasbaarheid.

◆ Biodieselproductie: biomassa-olie wordt bereid door middel van ultrasone emulgering – diesellotion verspreidt in feite druppels bio-olie in een andere niet-mengbare dieselvloeistof. Vergeleken met andere technologieën kunnen de bereide druppeltjes fijn worden gedispergeerd, met een smalle verdeling, hoge efficiëntie, goed dispersie-effect en kunnen ze de stabiliteit van de lotion verhogen.

◆ Ultrasone anti-mariene organismen: Gebaseerd op het cavitatie-effect van echografie, wanneer de microbellenkern in de vloeistof wordt geactiveerd door ultrasoon geluid, vertoont deze een reeks dynamische processen, zoals bellenoscillatie, groei, samentrekking en ineenstorting. De belletjes in de vloeistof genereren op het moment van breuk honderden atmosfeer en duizenden graden Celsius hoge temperaturen, waardoor de adhesie van mariene organismen snel loslaat en hun epidermale cellen verplettert, waardoor het doel van het voorkomen van mariene organismen wordt bereikt.

◆ Ultrasone katalyse: Ultrasoon geluid wordt toegepast op katalytische reactieprocessen, die hoge temperatuur- en hogedrukreacties in reactoren op microscopische schaal kunnen simuleren, waardoor een zeer speciale fysische en chemische omgeving ontstaat voor katalytische reacties die onder algemene omstandigheden moeilijk of onmogelijk te realiseren zijn. voorwaarden. Katalytische reacties kunnen in mildere omgevingen worden uitgevoerd. Het kan de reactiesnelheid verder verbeteren, de reactietijd verkorten en de opbrengst van het doelproduct verhogen. De belangrijkste toepassingen zijn onder meer katalyse van metaaloppervlakken, faseoverdrachtskatalyse, enzymkatalyse, enz.

Ultrasone dispersie: verwijst naar het proces waarbij vloeistof als medium wordt gebruikt en de werking van ultrasone golven in de vloeistof deeltjes verspreidt en demonteert door middel van cavitatie. Ultrasone dispersie kan worden onderverdeeld in lotiondispersie (vloeistof-vloeistofdispersie) en suspensiedispersie (vast-vloeistofdispersie), die op veel gebieden zijn toegepast. De toepassing van ultrasone dispersie in suspensie wordt ook gedispergeerd in water of oplosmiddelen in onder meer de verfindustrie, kleurstoffen in gesmolten paraffine, medicijndeeltjes in de farmaceutische industrie en de voedingsindustrie.