聲化學的主要應用

 超聲在生物化學中的早應用應當是用超聲來粉碎細胞壁，以釋放出其內(nèi)容物。隨后的研究表明，低強度超聲可以促進生化反應過程，如用超聲照射液體營養(yǎng)基可增加藻類細胞的生長速度，從而使這些細胞產(chǎn)生蛋白質(zhì)的量增加3倍。

    超聲波聲場的能量密度與空化泡崩潰時的能量密度相比,能量密度被擴大了萬億倍,引起能量的巨大集中;空化泡產(chǎn)生的高溫和高壓導致的聲化學現(xiàn)象和聲致發(fā)光,是聲化學中*的能量和物質(zhì)交換形式。所以，超聲波對化學萃取、生物柴油生產(chǎn)、有機合成、治理微生物、降解有毒有機污染物、化學反應速度和產(chǎn)率、催化劑的催化效率、生物降解處理，超聲波防垢除垢、生物細胞粉碎、分散和凝聚、和聲化學反應具有越來越大的作用。

1.超聲強化化學反應。

    超聲強化化學反應。主要動力來自超聲空化作用?？栈莺说谋罎a(chǎn)生局部高溫、高壓和強烈的沖擊波及微射流，為在一般條件下難以實現(xiàn)或不可能實現(xiàn)的化學反應提供了一種新的非常特殊的物理化學環(huán)境。

2，超聲催化反應。

    超聲催化反應作為一個新興的研究領域已引起業(yè)內(nèi)工作者越來越濃厚的興趣。超聲波對催化反應的作用主要是：

（1）高溫高壓有利于反應物裂解成自由基和二價碳，形成更為活潑的反應物種；

（2）沖擊波和微射流對固體表面（如催化劑）有解吸和清洗作用，可清除表面反應產(chǎn)物或中間物及催化劑表面鈍化層；

（3）沖擊波可能破壞反應物結構

（4）分散反應物系；

（5）超聲空蝕金屬表面，沖擊波導致金屬晶格的變形和內(nèi)部應變區(qū)的形成，提高金屬的化學反應活性；

6）促使溶劑深入到固體內(nèi)部，產(chǎn)生所謂的夾雜反應；

（7）改善催化劑分散性，在催化劑的制備中，常用到超聲波，超聲波的輻照可以增加催化劑的表面積使活性組分分散更均勻，催化活性增強。

3、超聲聚合物化學

    超聲波正聚合物化學方面的應用引起了人們的廣泛關注。超聲處理可以降解大分子，尤其是處理高分子量聚合物的降解效果更顯著。纖維素、明膠、橡膠和蛋白質(zhì)等經(jīng)超聲處理后都可得到很好的降解效果。目前對超聲降解機理一般認為超聲降解的原因是由于受到力的作用以及空化泡爆裂時的高壓影響，另外部分降解可能是來自熱的作用。一定條件下功率超聲也可引發(fā)聚合，強超聲輻照可引發(fā)聚乙烯醇與丙烯腈共聚制備嵌段共聚物、聚醋酸乙烯與聚環(huán)氧乙烷共聚形成接枝共聚物等。

4、超聲場強化新型化學反應技術

    新型化學反應技術和超聲場強化相結合是超聲化學領域中又一潛力的發(fā)展方向。如以超臨界流體為介質(zhì)，用超聲場進行強化的催化反應。如以超臨界流體具有類似于液體的密度和類似于氣體的粘度和擴散系數(shù)，這使得其溶解相當于液體，傳質(zhì)能力相當于氣體。利用超臨界流體良好的溶解性能和擴散性能，可以很好地改善非均相催化劑的失活問題，但如能加以超聲場進行強化，則無疑是錦上添花。超聲空化產(chǎn)生的沖擊波和微射流不但可以極大地增強超臨界流體溶解某些導致催化劑失活的物質(zhì)，起到解吸和清洗的作用，使催化劑長時間保持活性，而且還有攪拌的作用，能分散反應物系，令超臨界流體化學反應傳質(zhì)速率更上一層樓。另外，超聲空化形成的局部點高溫高壓將有利于反應物裂解成自由基，大大加快反應速率。目前對超臨界流體化學反應研究較多，但利用超聲場強化此類反應的研究極少。

5．大功率超聲波應用于生物柴油生產(chǎn)

生物柴油制備的關鍵是脂肪酸甘油酯與甲醇等低碳醇的催化酯交換反應，而超聲波具有明顯的強化酯交換反應的作用，特別是對非均相的反應體系可明顯增強其混合（乳化）效果和促進分子間接觸反應，使原本需高溫（高壓）條件下進行的反應，在室溫（或接近室溫）條件下就可完成，并且縮短反應時間。超聲波不僅用于酯交換反應過程，而且用于反應混合物的分離過程。 美國密西西比州立大學的研究人員在生物柴油生產(chǎn)中采用超聲波加工，5分鐘內(nèi)使生物柴油產(chǎn)率超過99%，而采用常規(guī)的批量反應器系統(tǒng)需1個小時以上。