Aplikasi Utama Sonokimia Ultrasonik

Kepadatan energi bidang suara ultrasonik dibandingkan dengan kepadatan energi di mana gelembung kavitasi runtuh, kepadatan energi diperbesar oleh triliunan kali, menyebabkan konsentrasi besar energi; Fenomena sonochemical dan sonoluminescence disebabkan oleh suhu tinggi ekstrim dan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh gelembung kavitasi, adalah bentuk unik dari pertukaran energi dan material dalam sonochemistry. Oleh karena itu, ekstraksi kimia ultrasonik, produksi biodiesel, sintesis organik, pengobatan mikroorganisme, degradasi polutan organik beracun, laju reaksi dan hasil reaksi kimia, efisiensi katalitik katalis, perlakuan biodegradable, ultrasonik anti-fouling, penggilingan sel biologis, dispersi dan kohesi, reaksi kimia harmonik memiliki peran yang meningkat.

1. Reaksi kimia yang ditingkatkan dengan ultrasound.

   Ultrasound meningkatkan reaksi kimia. Kekuatan utama berasal dari peran kavitasi ultrasound. Runtuhnya nukleus kavitasi menghasilkan suhu lokal tinggi, tekanan tinggi, dan gelombang kejut kuat dan mikro-jet, menyediakan lingkungan fisik dan kimia baru dan sangat khusus untuk reaksi kimia yang sulit atau tidak mungkin dicapai dalam kondisi normal.

2. Reaksi Katalitik Ultrasonik

   Sebagai bidang penelitian baru, reaksi katalitik ultrasonik telah menarik minat yang semakin kuat dari para pekerja industri. Peran ultrasound dalam reaksi katalitik terutama:
   

   (1) Suhu tinggi dan tekanan tinggi menguntungkan untuk perengkahan reaktan menjadi radikal bebas dan karbon divalen, membentuk spesies reaktif yang lebih aktif;

   (2) Gelombang kejut dan mikro-jet memiliki efek desorpsi dan pembersihan pada permukaan padat (seperti katalis) dan dapat menghilangkan produk reaksi permukaan atau lapisan intermediate dan passivation pada permukaan katalis;

   (3) Gelombang kejut dapat merusak struktur reaktan

   (4) sistem reaksi dispersi;

   (5) Ultrasonik kavitasi erosi permukaan logam, gelombang kejut mengarah ke deformasi kisi logam dan pembentukan daerah regangan internal, meningkatkan reaktivitas kimia logam;

   6) untuk mempromosikan pelarut ke dalam interior padat, menghasilkan reaksi yang disebut inklusi;

   (7) untuk meningkatkan dispersi katalis, dalam pembuatan katalis, ultrasonik yang biasa digunakan, iradiasi ultrasonik dapat meningkatkan luas permukaan katalis untuk membuat komponen aktif dispersi yang lebih seragam, meningkatkan aktivitas katalitik.

3. Aplikasi ultrasonik daya tinggi dalam produksi biodiesel

   Kunci untuk produksi biodiesel adalah reaksi transesterifikasi katalitik glyceride asam lemak dengan alkohol rendah seperti metanol, sementara USG memiliki peran penting dalam meningkatkan reaksi transesterifikasi, terutama untuk sistem reaksi heterogen yang dapat meningkatkan pencampuran (emulsifikasi) secara signifikan promosi reaksi kontak antarmolekul, sehingga reaksi yang semula diperlukan dalam kondisi suhu tinggi (tekanan tinggi), dapat diselesaikan pada suhu kamar (atau mendekati suhu kamar) dan mempersingkat waktu reaksi. Ultrasound digunakan tidak hanya untuk proses transesterifikasi tetapi juga untuk pemisahan campuran reaksi. Para peneliti di Mississippi State University di Amerika Serikat menggunakan pengolahan ultrasonik untuk menghasilkan biodiesel. Hasil biodiesel melebihi 99% dalam waktu 5 menit, sedangkan sistem reaktor batch konvensional membutuhkan lebih dari 1 jam.