Prinzip Einführung:
Wenn sich Ultraschallwellen in flüssigen Medien ausbreiten, erzeugen sie eine Reihe von Effekten wie Mechanik, Wärme, Optik, Elektrizität und Chemie durch mechanische Einwirkung, Kavitationswirkung und thermische Einwirkung. Insbesondere erzeugt Hochleistungs-Ultraschall eine starke Kavitation, wodurch lokal sofortige Hochtemperatur-, Hochdruck-, Vakuum- und Mikrostrahlen gebildet werden.
Als physikalisches Mittel und Werkzeug kann die Ultraschalltechnologie eine Reihe von extremen Bedingungen in dem üblicherweise bei chemischen Reaktionen verwendeten Medium erzeugen. Diese Energie kann nicht nur viele chemische Reaktionen stimulieren oder fördern, die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen beschleunigen und sogar einige Die Richtung der chemischen Reaktion bewirkt einige unerwartete Effekte und Wunder. Es wird allgemein angenommen, dass das Auftreten des obigen Phänomens hauptsächlich auf die mechanische Wirkung und Kavitation von Ultraschall zurückzuführen ist, die das Ergebnis der Änderung der Reaktionsbedingungen und der Umgebung sind.
1. Sonochemie ist ein aufstrebendes interdisziplinäres Fachgebiet, das sich hauptsächlich auf den Einsatz von Ultraschall zur Beschleunigung chemischer Reaktionen oder zur Auslösung neuer Reaktionskanäle zur Erhöhung der Ausbeute chemischer Reaktionen oder zur Gewinnung neuer chemischer Reaktionsprodukte bezieht. Die Hauptkraft der sonochemischen Reaktion kommt von der akustischen Kavitation, die von extremen physikalischen Bedingungen wie hoher Temperatur (größer als 5 000 K), hohem Druck (größer als 2,03 × 108 Pa), Stoßwelle oder Mikrostrahlen, die die Implosion von Kavitationsblasen begleiten, herrührt .
2. Die Anwendung der Sonochemie Das Anwendungsspektrum der Sonochemie ist sehr breit, was grob in 9 Kategorien zusammengefasst werden kann,
Sie sind: Biochemie, analytische Chemie, katalytische Chemie, Elektrochemie, Photochemie, Umweltchemie, mineralchemische Behandlung, Extraktion und Trennung, Synthese und Abbau.
Mechanische Wirkung - die Einführung von Ultraschallwellen in das chemische Reaktionssystem, Ultraschallwellen können die Substanz zu einer heftigen Zwangsbewegung machen und eine unidirektionale Kraft erzeugen, um die Übertragung und Diffusion der Substanz zu beschleunigen, und sie kann die mechanische Bewegung in einem geeigneten Bereich ersetzen , weil Ultraschallbewegung aus mikroskopischer Sicht erzeugt wird, was die Wahrscheinlichkeit des Kontakts und der Kollision zwischen den Reaktanten stark erhöht, so dass die Geschwindigkeit der chemischen Reaktionen stark beschleunigt wird.
Kavitation – In einigen Fällen hängt die Erzeugung von Ultraschalleffekten mit dem Kavitationsmechanismus zusammen. Akustische Kavitation bezieht sich auf eine Reihe von Dynamiken, die durch winzige Blasen (Hohlräume) in der Flüssigkeit unter Einwirkung von Schallwellen erzeugt werden. Lernprozess: Oszillation, Expansion, Kontraktion und sogar Kollaps. Bei Kavitation ändert sich der lokale Zustand der Flüssigkeit stark, was zu extrem hohen Temperaturen und hohem Druck führt. Bietet ein neues und ganz besonderes physikalisches und chemisches Umfeld für chemische Reaktionen, die unter Rahmenbedingungen nur schwer oder gar nicht realisierbar sind
Chemische Reaktionen katalysieren——
①Die Bedingungen von hoher Temperatur und hohem Druck erleichtern das Cracken der Reaktanten in freie Radikale und zweiwertigen Kohlenstoff, wodurch aktivere Reaktionsspezies gebildet werden;
②Stoßwelle und Mikrostrahl haben Desorptions- und Reinigungseffekte auf festen Oberflächen (wie Katalysatoren), die Oberflächenreaktionsprodukte oder Zwischenprodukte und die Passivierungsschicht auf der Katalysatoroberfläche entfernen können;
③Die Stoßwelle kann die Struktur des Reaktionspartners zerstören;
④ Dispersionsreaktandensystem;
⑤Ultraschallkavitation korrodiert die Metalloberfläche und die Stoßwelle verursacht die Verformung des Metallgitters und die Bildung von inneren Spannungszonen, was die chemische Reaktionsaktivität des Metalls verbessert;
⑥Fördern Sie das Lösungsmittel, tief in den Feststoff einzudringen und die sogenannte Einschlussreaktion zu erzeugen;
⑦Verbessern Sie die Katalysatordispersion.