Penerapan awal USG dalam biokimia adalah menghancurkan dinding sel dengan USG untuk melepaskan isinya.Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa USG intensitas rendah dapat meningkatkan proses reaksi biokimia.Misalnya, iradiasi ultrasonik pada basis nutrisi cair dapat meningkatkan laju pertumbuhan sel alga, sehingga meningkatkan jumlah protein yang diproduksi oleh sel tersebut sebanyak tiga kali lipat.

Dibandingkan dengan kepadatan energi keruntuhan gelembung kavitasi, kepadatan energi medan suara ultrasonik telah diperbesar triliunan kali lipat, menghasilkan konsentrasi energi yang sangat besar;Fenomena sonokimia dan sonoluminesensi yang disebabkan oleh suhu dan tekanan tinggi yang dihasilkan oleh gelembung kavitasi adalah bentuk pertukaran energi dan material yang unik dalam sonokimia.Oleh karena itu, USG memainkan peran yang semakin penting dalam ekstraksi kimia, produksi biodiesel, sintesis organik, pengolahan mikroba, degradasi polutan organik beracun, kecepatan dan hasil reaksi kimia, efisiensi katalitik katalis, pengolahan biodegradasi, pencegahan dan penghilangan kerak ultrasonik, penghancuran sel biologis. , dispersi dan aglomerasi, dan reaksi sonokimia.

1. reaksi kimia yang ditingkatkan ultrasonik.

Reaksi kimia yang ditingkatkan dengan USG.Kekuatan pendorong utama adalah kavitasi ultrasonik.Runtuhnya inti gelembung kavitasi menghasilkan suhu tinggi lokal, tekanan tinggi dan dampak kuat serta jet mikro, yang 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 lebih banyak.Efek utama USG pada reaksi katalitik adalah:

(1) Suhu tinggi dan tekanan tinggi kondusif bagi pemecahan reaktan menjadi radikal bebas dan karbon divalen, membentuk spesies reaksi yang lebih aktif;

(2) Gelombang kejut dan jet mikro memiliki efek desorpsi dan pembersihan pada permukaan padat (seperti katalis), yang dapat menghilangkan produk reaksi permukaan atau zat antara dan lapisan pasivasi permukaan katalis;

(3) Gelombang kejut dapat merusak struktur reaktan

(4) Sistem reaktan terdispersi;

(5) Kavitasi ultrasonik mengikis permukaan logam, dan gelombang kejut menyebabkan deformasi kisi logam dan pembentukan zona regangan internal, yang meningkatkan aktivitas reaksi kimia logam;

6) Mempromosikan pelarut untuk menembus ke dalam padatan untuk menghasilkan apa yang disebut reaksi inklusi;

(7) Untuk meningkatkan dispersi katalis, ultrasonik sering digunakan dalam pembuatan katalis.Iradiasi ultrasonik dapat meningkatkan luas permukaan katalis, membuat komponen aktif tersebar lebih merata dan meningkatkan aktivitas katalitik.

3. Kimia polimer ultrasonik

Penerapan kimia polimer positif ultrasonik telah menarik perhatian luas.Perawatan ultrasonik dapat mendegradasi makromolekul, terutama polimer dengan berat molekul tinggi.Selulosa, gelatin, karet dan protein dapat terdegradasi dengan pengobatan ultrasonik.Saat ini, secara umum diyakini bahwa mekanisme degradasi ultrasonik disebabkan oleh pengaruh gaya dan tekanan tinggi ketika gelembung kavitasi pecah, dan bagian lain dari degradasi mungkin disebabkan oleh pengaruh panas.Dalam kondisi tertentu, kekuatan USG juga dapat memulai polimerisasi.Iradiasi ultrasonik yang kuat dapat memulai kopolimerisasi polivinil alkohol dan akrilonitril untuk membuat kopolimer blok, dan kopolimerisasi polivinil asetat dan polietilen oksida untuk membentuk kopolimer cangkok.

4. Teknologi reaksi kimia baru yang ditingkatkan dengan bidang ultrasonik

Kombinasi teknologi reaksi kimia baru dan peningkatan medan ultrasonik merupakan arah pengembangan potensial lainnya di bidang kimia ultrasonik.Misalnya, cairan superkritis digunakan sebagai media, dan medan ultrasonik digunakan untuk memperkuat reaksi katalitik.Misalnya, fluida superkritis mempunyai massa jenis yang mirip dengan cairan dan viskositas serta koefisien difusi yang serupa dengan gas, sehingga kelarutannya setara dengan cairan dan kapasitas perpindahan massanya setara dengan gas.Penonaktifan katalis heterogen dapat ditingkatkan dengan menggunakan sifat kelarutan dan difusi yang baik dari fluida superkritis, namun tidak diragukan lagi akan lebih baik jika medan ultrasonik dapat digunakan untuk memperkuatnya.Gelombang kejut dan jet mikro yang dihasilkan oleh kavitasi ultrasonik tidak hanya dapat meningkatkan cairan superkritis untuk melarutkan beberapa zat yang menyebabkan penonaktifan katalis, memainkan peran desorpsi dan pembersihan, dan menjaga katalis tetap aktif untuk waktu yang lama, tetapi juga memainkan peran peran pengadukan, yang dapat membubarkan sistem reaksi, dan membuat laju perpindahan massa reaksi kimia fluida superkritis ke tingkat yang lebih tinggi.Selain itu, suhu tinggi dan tekanan tinggi pada titik lokal yang dibentuk oleh kavitasi ultrasonik akan kondusif bagi pemecahan reaktan menjadi radikal bebas dan sangat mempercepat laju reaksi.Saat ini, terdapat banyak penelitian mengenai reaksi kimia fluida superkritis, namun hanya sedikit penelitian yang meneliti peningkatan reaksi tersebut dengan medan ultrasonik.

5. penerapan ultrasonik berdaya tinggi dalam produksi biodiesel

Kunci pembuatan biodiesel adalah transesterifikasi katalitik gliserida asam lemak dengan metanol dan alkohol rendah karbon lainnya.Ultrasonografi jelas dapat memperkuat reaksi transesterifikasi, terutama untuk sistem reaksi heterogen, ultrasonografi dapat secara signifikan meningkatkan efek pencampuran (emulsifikasi) dan mendorong reaksi kontak molekul tidak langsung, sehingga reaksi awalnya perlu dilakukan dalam kondisi suhu tinggi (tekanan tinggi) dapat diselesaikan pada suhu kamar (atau mendekati suhu kamar), Dan mempersingkat waktu reaksi.Gelombang ultrasonik tidak hanya digunakan dalam proses transesterifikasi, tetapi juga dalam pemisahan campuran reaksi.Para peneliti dari Mississippi State University di Amerika Serikat menggunakan pemrosesan ultrasonik dalam produksi biodiesel.Hasil biodiesel melebihi 99% dalam waktu 5 menit, sedangkan sistem reaktor batch konvensional membutuhkan waktu lebih dari 1 jam.