超音波ソノケミストリーの主な応用

超音波音場のエネルギー密度は、キャビテーション気泡が崩壊するエネルギー密度と比較して、エネルギー密度は数十倍に拡大し、エネルギーの集中を引き起こします。 キャビテーション気泡によって生成される極端な高温および高圧によって引き起こされる音波化学現象および音波ルミネッセンスは、ソノケミストリーにおけるエネルギーおよび物質交換のユニークな形態である。 したがって、超音波化学抽出、バイオディーゼル製造、有機合成、微生物の処理、毒性有機汚染物質の分解、化学反応速度と収率、触媒の触媒効率、生分解性処理、超音波防汚、生物学的細胞粉砕、分散および結束、高調波化学反応はますます重要な役割を担っている。

1. 超音波強化化学反応。

   超音波は化学反応を促進する。 主な力は超音波キャビテーションの役割から来ています。 キャビテーション核の崩壊は、局所的な高温、高圧、および強い衝撃波およびマイクロジェットを生成し、通常の条件下で達成することが困難または不可能な化学反応のための新規かつ非常に特殊な物理的および化学的環境を提供する。

2. 超音波触媒反応

   新しい研究分野として、超音波触媒反応は産業労働者からますます強い関心を集めている。 触媒反応における超音波の役割は主に次のとおりです。
   

   （1）反応物質のフリーラジカルおよび二価炭素への分解に高温および高圧が有利であり、より活性な反応種を形成する。

   （2）衝撃波およびマイクロジェットは固体表面（触媒など）に脱着および洗浄効果を有し、触媒表面上の表面反応生成物または中間体および不活性化層を除去することができる。

   （3）衝撃波が反応物構造を損傷することがある

   （4）分散反応系;

   （5）金属表面の超音波キャビテーションエロージョン、衝撃波は金属格子の変形と内部ひずみ領域の形成につながり、金属の化学反応性を高める。

   6）溶媒を固体内部へと促進し、いわゆる包接反応を引き起こす。

   （7）触媒の分散を改善するために、一般に使用される触媒の調製において、超音波照射は、触媒の表面積を増加させて、活性成分をより均一な分散、向上した触媒活性にすることができる。

3. バイオディーゼル生産における高出力超音波応用

   バイオディーゼル製造の鍵は、脂肪酸グリセリドとメタノールなどの低級アルコールとの触媒的エステル交換反応であり、超音波はエステル交換反応の促進に重要な役割を果たし、特に異種反応系では混合（乳化）分子間接触反応を促進し、高温（高圧）条件下で本来必要とされていた反応を室温（または室温付近）で完結させることができ、反応時間を短縮することができる。 超音波は、エステル交換プロセスのためだけでなく、反応混合物の分離のためにも使用される。 米国ミシシッピ州立大学の研究者は、バイオディーゼルを製造するために超音波処理を使用していました。 バイオディーゼルの収率は5分以内に99％を超えたが、従来のバッチ式反応器システムでは1時間以上が必要であった。