Introdução do princípio:
Quando as ondas ultrassônicas se propagam em meio líquido, elas produzem uma série de efeitos como mecânica, calor, óptica, eletricidade e química por meio de ação mecânica, ação de cavitação e ação térmica. Em particular, o ultrassom de alta potência produzirá forte cavitação, formando, assim, alta temperatura instantânea, alta pressão, vácuo e microjatos localmente.
Como um meio físico e uma ferramenta, a tecnologia ultrassônica pode produzir uma série de condições extremas no meio comumente usado em reações químicas. Esta energia pode não apenas estimular ou promover muitas reações químicas, acelerar a velocidade das reações químicas e até mesmo mudar alguns. A direção da reação química produz alguns efeitos inesperados e milagres. Em geral, acredita-se que a ocorrência do fenômeno acima se deve principalmente à ação mecânica e à cavitação do ultrassom, que são o resultado de mudanças nas condições de reação e no ambiente.
1. Sonoquímica é um assunto interdisciplinar emergente, que se refere principalmente ao uso de ultrassom para acelerar reações químicas ou desencadear novos canais de reação para aumentar o rendimento das reações químicas ou obter novos produtos de reação química. O principal poder da reação sonoquímica vem da cavitação acústica, que vem de condições físicas extremas, como alta temperatura (maior que 5.000K), alta pressão (maior que 2,03 × 108Pa), onda de choque ou microjatos que acompanham a implosão das bolhas de cavitação .
2. A aplicação da sonoquímica A faixa de aplicação da sonoquímica é muito ampla, que pode ser resumida em 9 categorias,
São eles: bioquímica, química analítica, química catalítica, eletroquímica, fotoquímica, química ambiental, tratamento químico mineral, extração e separação, síntese e degradação.
Ação mecânica - a introdução de ondas ultrassônicas no sistema de reação química, as ondas ultrassônicas podem fazer com que a substância faça um movimento forçado violento e produzir força unidirecional para acelerar a transferência e difusão da substância, e pode substituir a agitação mecânica em uma faixa adequada , porque a agitação ultrassônica é produzida de um ponto de vista microscópico, o que aumenta muito a probabilidade de contato e colisão entre os reagentes, por isso acelera muito a taxa de reações químicas.
Cavitação - em alguns casos, a geração de efeitos ultrassônicos está relacionada ao mecanismo de cavitação. A cavitação acústica se refere a uma série de dinâmicas geradas por minúsculas bolhas (cavidades) existentes no líquido sob a ação de ondas sonoras. Processo de aprendizagem: oscilação, expansão, contração e até colapso. Onde ocorre a cavitação, o estado local do líquido muda muito, resultando em temperaturas extremamente altas e alta pressão. Fornece um ambiente físico e químico novo e muito especial para reações químicas que são difíceis ou impossíveis de alcançar em condições gerais
Catalisar reações químicas——
①As condições de alta temperatura e alta pressão facilitam o craqueamento dos reagentes em radicais livres e carbono divalente, formando espécies reativas mais ativas;
②A onda de choque e o microjet têm efeitos de dessorção e limpeza em superfícies sólidas (como catalisadores), que podem remover produtos de reação de superfície ou intermediários e a camada de passivação na superfície do catalisador;
③A onda de choque pode destruir a estrutura do reagente;
④ Sistema de dispersão de reagentes;
⑤ Cavitação ultrassônica corrói a superfície do metal, e a onda de choque causa a deformação da estrutura metálica e a formação de zonas de deformação interna, o que melhora a atividade de reação química do metal;
⑥Promover o solvente para penetrar profundamente no sólido e produzir a chamada reação de inclusão;
⑦Melhorar a dispersão do catalisador.