Hanfod effaith sonochemical ultrasonic yw cavitation, sy'n cynnwys tri cham: ymddangosiad niwclysau nwy, twf microbubbles, a byrstio microbubbles. O dan weithred uwchsain, mae'r hylif yn symud yn gyflym. Oherwydd newidiadau mewn pwysedd sain, mae'r toddydd yn cael ei gywasgu a'i effeithio'n brin. Yn rhanbarth cyfnod tenau uwchsain, mae'r ceudod nwy yn ehangu ac yn tyfu, gan lenwi'r anwedd hylif neu nwy o'i amgylch. Yn y rhanbarth cyfnod cywasgedig, mae'r pocedi aer yn cwympo'n gyflym ac yn rhwygo, gan gynhyrchu nifer fawr o ficrobubbles a all wedyn wasanaethu fel niwclei nwy newydd.
Y prif reswm dros ddylanwad uwchsain ar adweithiau cemegol yw y gall y microbubbles hyn gynhyrchu tonnau sioc cryf pan fyddant yn tyfu ac yn rhwygo'n sydyn. Amcangyfrifir pan fydd microbubbles yn byrstio, gellir cynhyrchu pwysau o hyd at megabars yn y gofod lleol, gyda thymheredd canolog o 104-106K. Nid yw'r esboniad am effaith y maes uwchsain wedi mynd i mewn i'r lefel moleciwlaidd eto, ond mae'n parhau i fod ar lefel mecanwaith mecanyddol y boblogaeth moleciwlaidd.
Er enghraifft, yr effaith cavitation a glanhau ar arwynebau solet; Effaith emylsio hylifau anghymysgadwy; Effaith tymheredd uchel a phwysau a achosir gan donnau sioc yn y gofod micro ar drosglwyddo màs ac ynni yn ystod byrstio microbubble.
Gellir rhannu adweithiau cemegol ultrasonic yn ddau gategori yn seiliedig ar y cyfrwng: ① sonochemistry yn y cyfnod dyfrllyd. O dan weithred uwchsain, mae dŵr yn dadelfennu i radicalau hydrocsyl ac atomau hydrogen, a all sbarduno cyfres o adweithiau cemegol.
Mae halidau organig, fel CH2Cl2, CHCl3, a CCl4, yn cael gweithredu ultrasonic mewn cyfryngau dyfrllyd, gan achosi bondiau hydrogen hydrogen i dorri a chynhyrchu radicalau rhydd. Mae astudiaethau ar sonocemeg biomoleciwlau megis proteinau ac ensymau wedi dangos mai adweithiau sonoredox yw'r prif fecanwaith sy'n arwain at lawer o gynhyrchion syml, fel sonocemeg mewn cyfnodau hylif nad ydynt yn ddyfrllyd. Mae'r gwaith ymchwil yn y maes hwn yn ei gamau cynnar o hyd.
Rôl sonocemeg uwchsain:
Pan fydd uwchsain yn lluosogi mewn cyfryngau hylifol, mae'n cynhyrchu cyfres o effeithiau megis mecaneg, thermodynameg, opteg, electroneg, a chemeg trwy effeithiau mecanyddol, cavitation a thermol. Yn enwedig gall uwchsain pŵer uchel gynhyrchu cavitation cryf, gan arwain at dymheredd uchel ar unwaith, pwysedd uchel, gwactod, a ffurfio jet micro yn lleol.
Gall technoleg uwchsonig, fel modd corfforol ac offeryn, gynhyrchu cyfres o amodau bron yn eithafol mewn cyfryngau adwaith cemegol a ddefnyddir yn gyffredin. Gall yr egni hwn nid yn unig ysgogi neu hyrwyddo llawer o adweithiau cemegol, cyflymu cyflymder adweithiau cemegol, ond hefyd newid cyfeiriad adweithiau cemegol penodol, gan gynhyrchu effeithiau annisgwyl a gwyrthiau. Credir yn gyffredinol bod digwyddiad y ffenomenau uchod yn bennaf oherwydd effeithiau mecanyddol a cavitation uwchsain, sy'n newid yr amodau adwaith a'r amgylchedd o ganlyniad.
Gweithredu mecanyddol - cyflwyno uwchsain i system adwaith cemegol, gall uwchsain achosi i sylweddau gael symudiad gorfodol dwys, cynhyrchu grym uncyfeiriad i gyflymu'r broses o drosglwyddo a thryledu sylweddau, disodli troi mecanyddol, gall achosi sylweddau i blicio oddi ar yr wyneb, ac felly diweddaru y rhyngwyneb.
Effaith cavitation - Mewn rhai achosion, mae cynhyrchu effaith ultrasonic yn gysylltiedig â'r mecanwaith cavitation. Mae cavitation ultrasonic yn cyfeirio at gyfres o brosesau deinamig sy'n digwydd o dan weithred tonnau ultrasonic, gan gynnwys osciliad, ehangu, crebachiad, a hyd yn oed cwymp swigod bach (tyllau) sy'n bodoli yn yr hylif. Ar adeg cavitation, mae cyflwr lleol yr hylif yn cael ei newid yn sylweddol, gan arwain at dymheredd uchel eithafol a gwasgedd uchel. Wedi darparu amgylchedd ffisegol a chemegol newydd ac arbennig iawn ar gyfer adweithiau cemegol sy'n anodd neu'n amhosibl eu cyflawni o dan amodau cyffredinol
Adwaith cemegol catalytig--
① Mae tymheredd uchel a chyflyrau pwysedd uchel yn ffafriol i gracio adweithyddion yn radicalau rhydd a charbon deufalent, gan ffurfio rhywogaethau adwaith mwy gweithredol;
② Mae tonnau sioc a jetiau micro yn cael effeithiau dadsugniad a glanhau ar arwynebau solet (fel catalyddion), a all gael gwared ar gynhyrchion adwaith arwyneb neu ganolradd, yn ogystal â haenau goddefol ar arwynebau catalydd;
③ Gall tonnau sioc niweidio strwythur adweithyddion;
④ System adweithydd gwasgaru;
⑤ Mae cavitation ultrasonic yn erydu'r wyneb metel, gan achosi dadffurfiad y dellt metel a ffurfio parthau straen mewnol, a thrwy hynny wella adweithedd cemegol y metel;
⑥ Hyrwyddo treiddiad toddyddion i mewn i solidau, gan arwain at adweithiau cynhwysiant fel y'u gelwir;
⑦ Gwella gwasgariad catalydd;
Cymhwyso sonocemeg uwchsain:
Gellir cymhwyso sonochemistry ultrasonic i bron pob adwaith cemegol, megis echdynnu a gwahanu, synthesis a diraddio, cynhyrchu biodiesel, triniaeth ficrobaidd, diraddio llygryddion organig gwenwynig, triniaeth bioddiraddio, mathru celloedd biolegol, gwasgariad ac agregu, ac ati.
◆ Echdynnu Meddygaeth Tseineaidd Traddodiadol: Mae'n cyfeirio at falu ultrasonic (darnio) o gelloedd meddygaeth Tseiniaidd traddodiadol i gyflawni echdynnu effeithlon o sylweddau defnyddiol. O'i gymharu â thechnegau echdynnu traddodiadol, mae gan echdynnu â chymorth uwchsain fanteision megis cyflymder cyflym, cost isel, effeithlonrwydd uchel, diogelwch, cost isel, a chymhwysedd eang.
◆ Cynhyrchu biodiesel: mae olew biomas yn cael ei baratoi trwy emwlsio ultrasonic - mae eli disel mewn gwirionedd yn gwasgaru defnynnau bio-olew i hylif disel anghymysgadwy arall. O'i gymharu â thechnolegau eraill, gall y defnynnau parod gael eu gwasgaru'n fân, gyda dosbarthiad cul, effeithlonrwydd uchel, effaith gwasgariad da, a gallant gynyddu sefydlogrwydd eli.
◆ Organebau gwrth-forol ultrasonic: Yn seiliedig ar effaith cavitation uwchsain, pan fydd y craidd microbubble yn yr hylif yn cael ei actifadu gan uwchsain, mae'n arddangos cyfres o brosesau deinamig, megis osciliad swigen, twf, crebachiad, a chwymp. Mae'r swigod yn yr hylif yn cynhyrchu cannoedd o atmosfferau a miloedd o raddau Celsius o dymheredd uchel ar hyn o bryd o rwygo, gan achosi adlyniad organebau morol i blicio'n gyflym a malu eu celloedd epidermaidd, a thrwy hynny gyflawni'r nod o atal organebau morol.
◆ Catalysis uwchsonig: Mae uwchsain yn cael ei gymhwyso i brosesau adwaith catalytig, a all efelychu adweithiau tymheredd uchel a phwysedd uchel mewn adweithyddion ar y raddfa ficrosgopig, gan ddarparu amgylchedd ffisegol a chemegol arbennig iawn ar gyfer adweithiau catalytig sy'n anodd neu'n amhosibl eu cyflawni o dan gyffredinol amodau. Gellir cynnal adweithiau catalytig mewn amgylcheddau mwynach. Gall wella'r gyfradd adwaith ymhellach, lleihau'r amser adwaith, a chynyddu cynnyrch y cynnyrch targed. Mae'r prif gymwysiadau yn cynnwys catalysis arwyneb metel, catalysis trosglwyddo cyfnod, catalysis ensymau, ac ati.
Gwasgariad uwchsonig: mae'n cyfeirio at y broses lle mae hylif yn cael ei ddefnyddio fel cyfrwng, ac mae gweithred tonnau ultrasonic yn yr hylif yn gwasgaru ac yn dadosod gronynnau trwy gavitation. Gellir rhannu gwasgariad ultrasonic yn gwasgariad eli (gwasgariad hylif-hylif) a gwasgariad ataliad (gwasgariad solet-hylif), sydd wedi'u cymhwyso mewn sawl maes. Mae cymhwyso gwasgariad ultrasonic mewn ataliad hefyd yn cael ei wasgaru mewn dŵr neu doddyddion yn y diwydiant paent, llifynnau mewn paraffin tawdd, gronynnau cyffuriau yn y diwydiant fferyllol, a diwydiant bwyd, ymhlith eraill.
