درمان سونوشیمیایی اولتراسونیک چیست؟ چه نوع عملکردی دارد؟

ماهیت اثر سونوشیمیایی اولتراسونیک کاویتاسیون است که شامل سه مرحله است: ظهور هسته‌های گاز، رشد میکروحباب‌ها و ترکیدن حباب‌های میکرو. تحت عمل اولتراسوند، مایع دستخوش حرکت سریع می شود. به دلیل تغییر در فشار صوت، حلال فشرده شده و به ندرت تحت تأثیر قرار می گیرد. در ناحیه فاز پراکنده اولتراسوند، حفره گاز منبسط شده و رشد می کند و بخار مایع یا گاز اطراف را پر می کند. در ناحیه فاز فشرده، حفره های هوا به سرعت فرو می ریزند و پاره می شوند و تعداد زیادی میکروحباب تولید می کنند که می توانند به عنوان هسته های جدید گاز عمل کنند.
دلیل اصلی تأثیر امواج فراصوت بر واکنش‌های شیمیایی این است که این حباب‌های ریز می‌توانند هنگام رشد و پاره شدن ناگهانی، امواج ضربه‌ای قوی ایجاد کنند. تخمین زده می‌شود که وقتی میکروحباب‌ها می‌ترکند، فشاری تا مگابار در فضای محلی با دمای مرکزی 104-106K ایجاد می‌شود. توضیح اثر میدان اولتراسوند هنوز وارد سطح مولکولی نشده است، اما در سطح مکانیسم مکانیکی جمعیت مولکولی باقی مانده است.
به عنوان مثال، اثر کاویتاسیون و تمیز کردن روی سطوح جامد. اثر امولسیون کننده مایعات غیر قابل اختلاط؛ تاثیر دما و فشار بالا ناشی از امواج ضربه ای در فضای خرد بر انتقال جرم و انرژی در حین ترکیدن حباب ریز.
واکنش های شیمیایی اولتراسونیک را می توان بر اساس محیط به دو دسته تقسیم کرد: ① سونوشیمی در فاز آبی. تحت تأثیر امواج فراصوت، آب به رادیکال‌های هیدروکسیل و اتم‌های هیدروژن تجزیه می‌شود که می‌تواند باعث ایجاد یک سری واکنش‌های شیمیایی شود.
هالیدهای آلی مانند CH2Cl2، CHCl3 و CCl4 تحت تأثیر فراصوت در محیط های آبی قرار می گیرند و باعث شکستن پیوندهای هیدروژنی هیدروژنی و تولید رادیکال های آزاد می شوند. مطالعات روی سونوشیمی مولکول‌های زیستی مانند پروتئین‌ها و آنزیم‌ها نشان داده‌اند که واکنش‌های سونوردوکس مکانیسم اصلی است که منجر به بسیاری از محصولات ساده مانند سونوشیمی در فازهای مایع غیرآبی می‌شود. کار تحقیقاتی در این زمینه هنوز در مراحل اولیه است.

نقش سونوگرافی سونوشیمی:

هنگامی که اولتراسوند در محیط مایع منتشر می شود، یک سری اثرات مانند مکانیک، ترمودینامیک، اپتیک، الکترونیک و شیمی از طریق اثرات مکانیکی، کاویتاسیون و حرارتی ایجاد می کند. به خصوص اولتراسوند با قدرت بالا می تواند کاویتاسیون قوی ایجاد کند که منجر به ایجاد دمای بالا، فشار بالا، خلاء و میکرو جت به صورت محلی می شود.
فناوری اولتراسونیک، به عنوان یک ابزار و ابزار فیزیکی، می‌تواند یک سری شرایط تقریباً شدید را در رسانه‌های واکنش شیمیایی رایج ایجاد کند. این انرژی نه تنها می تواند بسیاری از واکنش های شیمیایی را تحریک یا ترویج کند، سرعت واکنش های شیمیایی را تسریع کند، بلکه جهت واکنش های شیمیایی خاص را تغییر داده و اثرات و معجزات غیرمنتظره ای ایجاد می کند. عموماً اعتقاد بر این است که وقوع پدیده های فوق عمدتاً ناشی از اثرات مکانیکی و کاویتاسیون اولتراسوند است که در نتیجه شرایط واکنش و محیط را تغییر می دهد.
عمل مکانیکی - با وارد کردن اولتراسوند به یک سیستم واکنش شیمیایی، اولتراسوند می تواند مواد را تحت حرکت اجباری شدید قرار دهد، نیروی یک طرفه ایجاد کند تا انتقال و انتشار مواد را تسریع کند، جایگزین هم زدن مکانیکی شود، می تواند باعث کنده شدن مواد از سطح شود و در نتیجه به روز شود. واسط.
اثر کاویتاسیون - در برخی موارد، تولید اثر اولتراسونیک با مکانیسم کاویتاسیون مرتبط است. کاویتاسیون اولتراسونیک به مجموعه ای از فرآیندهای دینامیکی اطلاق می شود که تحت تأثیر امواج مافوق صوت رخ می دهد، از جمله نوسان، انبساط، انقباض و حتی فروپاشی حباب های کوچک (سوراخ) موجود در مایع. در نقطه کاویتاسیون، وضعیت موضعی مایع دستخوش تغییرات قابل توجهی می شود که در نتیجه دمای بسیار بالا و فشار بالا ایجاد می شود. ارائه یک محیط فیزیکی و شیمیایی جدید و بسیار ویژه برای واکنش های شیمیایی که در شرایط عمومی به سختی یا غیرممکن به دست می آیند.
واکنش شیمیایی کاتالیزوری--
① دمای بالا و شرایط فشار بالا منجر به ترک خوردگی واکنش دهنده ها به رادیکال های آزاد و کربن دو ظرفیتی می شود و گونه های واکنش فعال تر را تشکیل می دهد.
② امواج شوک و میکرو جت ها اثرات دفعی و پاک کنندگی روی سطوح جامد (مانند کاتالیزورها) دارند که می تواند محصولات واکنش سطحی یا واسطه ها و همچنین لایه های غیرفعال سازی روی سطوح کاتالیزور را حذف کند.
③ امواج شوک ممکن است به ساختار واکنش دهنده ها آسیب برساند.
④ سیستم واکنش دهنده پراکنده؛
⑤ کاویتاسیون اولتراسونیک سطح فلز را فرسایش می دهد و باعث تغییر شکل شبکه فلزی و تشکیل مناطق کرنش داخلی می شود و در نتیجه واکنش شیمیایی فلز را افزایش می دهد.
⑥ ترویج نفوذ حلال ها به داخل مواد جامد، که منجر به به اصطلاح واکنش های گنجاندن می شود.
⑦ بهبود پراکندگی کاتالیزور؛

کاربرد سونوگرافی سونوشیمی:

سونوشیمی اولتراسونیک را می توان تقریباً برای تمام واکنش های شیمیایی مانند استخراج و جداسازی، سنتز و تخریب، تولید بیودیزل، تصفیه میکروبی، تخریب آلاینده های آلی سمی، تصفیه زیست تخریب، خرد کردن سلول های بیولوژیکی، پراکندگی و تجمع و غیره اعمال کرد.

◆ استخراج طب سنتی چینی: به خرد کردن سلول های طب سنتی چینی به روش اولتراسونیک (تکه تکه شدن) برای دستیابی به استخراج موثر مواد مفید اشاره دارد. در مقایسه با روش‌های استخراج سنتی، استخراج به کمک اولتراسوند مزایایی مانند سرعت سریع، هزینه کم، راندمان بالا، ایمنی، هزینه کم و کاربرد وسیع دارد.

◆ تولید بیودیزل: روغن زیست توده از طریق امولسیون سازی اولتراسونیک تهیه می شود - لوسیون دیزل در واقع قطرات روغن زیستی را در مایع دیزل غیر قابل امتزاج دیگری پراکنده می کند. در مقایسه با سایر فناوری ها، قطرات آماده شده را می توان به خوبی پراکنده کرد، با توزیع باریک، راندمان بالا، اثر پراکندگی خوب، و می تواند ثبات لوسیون را افزایش دهد.

◆ آلتراسونیک ضد موجودات دریایی: بر اساس اثر کاویتاسیون اولتراسوند، هنگامی که هسته میکرو حباب در مایع توسط اولتراسوند فعال می شود، یک سری فرآیندهای پویا مانند نوسان حباب، رشد، انقباض و فروپاشی را نشان می دهد. حباب های موجود در مایع صدها اتمسفر و هزاران درجه سانتیگراد دمای بالا را در لحظه پارگی ایجاد می کنند و باعث می شوند که چسبندگی موجودات دریایی به سرعت کنده شود و سلول های اپیدرمی آنها را خرد کند و در نتیجه به هدف جلوگیری از موجودات دریایی دست یابد.

◆ کاتالیز اولتراسونیک: اولتراسوند برای فرآیندهای واکنش کاتالیزوری استفاده می‌شود، که می‌تواند واکنش‌های دمای بالا و فشار بالا را در راکتورها در مقیاس میکروسکوپی شبیه‌سازی کند و محیط فیزیکی و شیمیایی بسیار ویژه‌ای را برای واکنش‌های کاتالیزوری فراهم کند که دستیابی به آنها در شرایط عمومی دشوار یا غیرممکن است. شرایط واکنش های کاتالیزوری را می توان در محیط های ملایم تر انجام داد. می تواند سرعت واکنش را بیشتر بهبود بخشد، زمان واکنش را کوتاه کند و بازده محصول مورد نظر را افزایش دهد. کاربردهای اصلی شامل کاتالیز سطح فلز، کاتالیز انتقال فاز، کاتالیز آنزیمی و غیره است.

پراکندگی اولتراسونیک: به فرآیندی اطلاق می شود که در آن از مایع به عنوان محیط استفاده می شود و عمل امواج اولتراسونیک در مایع، ذرات را از طریق کاویتاسیون پراکنده و جدا می کند. پراکندگی اولتراسونیک را می توان به پراکندگی لوسیون (پراکندگی مایع-مایع) و پراکندگی سوسپانسیون (پراکندگی جامد-مایع) تقسیم کرد که در بسیاری از زمینه ها استفاده شده است. کاربرد پراکندگی اولتراسونیک در سوسپانسیون همچنین در آب یا حلال ها در صنعت رنگ، رنگ ها در پارافین مذاب، ذرات دارو در صنعت داروسازی و صنایع غذایی و غیره پراکنده می شود.