બાયોકેમિસ્ટ્રીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો પ્રારંભિક ઉપયોગ એ કોષની દીવાલને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે તોડીને તેના સમાવિષ્ટો છોડવા માટે હોવો જોઈએ.અનુગામી અભ્યાસો દર્શાવે છે કે ઓછી તીવ્રતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે.ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહી પોષક આધારનું અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન એલ્ગલ કોશિકાઓના વિકાસ દરમાં વધારો કરી શકે છે, આમ આ કોષો દ્વારા ઉત્પાદિત પ્રોટીનની માત્રામાં ત્રણ ગણો વધારો થાય છે.

કેવિટેશન બબલ કોલેપ્સની ઉર્જા ઘનતાની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક સાઉન્ડ ફીલ્ડની ઉર્જા ઘનતા ટ્રિલિયન વખત વધી છે, જેના પરિણામે ઉર્જાની વિશાળ સાંદ્રતા છે;સોનોકેમિકલ અસાધારણ ઘટના અને પોલાણ પરપોટા દ્વારા ઉત્પાદિત ઉચ્ચ તાપમાન અને દબાણને કારણે સોનોલ્યુમિનેસેન્સ એ સોનોકેમિસ્ટ્રીમાં ઊર્જા અને સામગ્રીના વિનિમયના અનન્ય સ્વરૂપો છે.તેથી, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રાસાયણિક નિષ્કર્ષણ, બાયોડીઝલ ઉત્પાદન, કાર્બનિક સંશ્લેષણ, માઇક્રોબાયલ ટ્રીટમેન્ટ, ઝેરી કાર્બનિક પ્રદૂષકોના અધોગતિ, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની ગતિ અને ઉપજ, ઉત્પ્રેરકની ઉત્પ્રેરક કાર્યક્ષમતા, બાયોડિગ્રેડેશન ટ્રીટમેન્ટ, અલ્ટ્રાસોનિક સ્કેલ નિવારણ અને જૈવિક કોષોને દૂર કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. , વિક્ષેપ અને એકત્રીકરણ, અને સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા.

1. અલ્ટ્રાસોનિક ઉન્નત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉન્નત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા.મુખ્ય ચાલક બળ અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ છે.કેવિટેટિંગ બબલ કોરનું પતન સ્થાનિક ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ દબાણ અને મજબૂત અસર અને માઇક્રો જેટ ઉત્પન્ન કરે છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે એક નવું અને ખૂબ જ વિશિષ્ટ ભૌતિક અને રાસાયણિક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે જે સામાન્ય સ્થિતિમાં પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ અથવા અશક્ય છે.

2. અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા.

નવા સંશોધન ક્ષેત્ર તરીકે, અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાએ વધુને વધુ રસ આકર્ષ્યો છે.ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની મુખ્ય અસરો છે:

(1) ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ મુક્ત રેડિકલ અને દ્વિભાષી કાર્બનમાં રિએક્ટન્ટના ક્રેકીંગ માટે અનુકૂળ છે, વધુ સક્રિય પ્રતિક્રિયા પ્રજાતિઓ બનાવે છે;

(2) શોક વેવ અને માઇક્રો જેટમાં ઘન સપાટી (જેમ કે ઉત્પ્રેરક) પર ડિસોર્પ્શન અને ક્લિનિંગ ઇફેક્ટ હોય છે, જે સપાટીની પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો અથવા મધ્યવર્તી અને ઉત્પ્રેરક સપાટી પેસિવેશન સ્તરને દૂર કરી શકે છે;

(3) શોક વેવ રિએક્ટન્ટ સ્ટ્રક્ચરને નષ્ટ કરી શકે છે

(4) વિખરાયેલી રિએક્ટન્ટ સિસ્ટમ;

(5) અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ ધાતુની સપાટીને ક્ષીણ કરે છે, અને આઘાત તરંગ ધાતુની જાળીના વિરૂપતા અને આંતરિક તાણ ઝોનની રચના તરફ દોરી જાય છે, જે ધાતુની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિમાં સુધારો કરે છે;

6) કહેવાતા સમાવેશ પ્રતિક્રિયા પેદા કરવા માટે ઘન માં ઘૂસી જવા માટે દ્રાવકને પ્રોત્સાહન આપો;

(7) ઉત્પ્રેરકના વિક્ષેપને સુધારવા માટે, ઉત્પ્રેરકની તૈયારીમાં અલ્ટ્રાસોનિકનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે.અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન ઉત્પ્રેરકની સપાટીના વિસ્તારને વધારી શકે છે, સક્રિય ઘટકોને વધુ સમાનરૂપે વિખેરી શકે છે અને ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરી શકે છે.

3. અલ્ટ્રાસોનિક પોલિમર રસાયણશાસ્ત્ર

અલ્ટ્રાસોનિક પોઝિટિવ પોલિમર રસાયણશાસ્ત્રની એપ્લિકેશને વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે.અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર મેક્રોમોલેક્યુલ્સ, ખાસ કરીને ઉચ્ચ મોલેક્યુલર વેઇટ પોલિમરને ડિગ્રેડ કરી શકે છે.સેલ્યુલોઝ, જિલેટીન, રબર અને પ્રોટીન અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર દ્વારા અધોગતિ કરી શકાય છે.હાલમાં, સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ડિગ્રેડેશન મિકેનિઝમ બળની અસર અને ઉચ્ચ દબાણને કારણે છે જ્યારે પોલાણનો બબલ ફૂટે છે, અને અધોગતિનો બીજો ભાગ ગરમીની અસરને કારણે હોઈ શકે છે.અમુક શરતો હેઠળ, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પોલિમરાઇઝેશન પણ શરૂ કરી શકે છે.મજબૂત અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇરેડિયેશન બ્લોક કોપોલિમર્સ તૈયાર કરવા માટે પોલિવિનાઇલ આલ્કોહોલ અને એક્રેલોનિટ્રાઇલનું કોપોલિમરાઇઝેશન અને કલમ કોપોલિમર્સ બનાવવા માટે પોલિવિનાઇલ એસિટેટ અને પોલિઇથિલિન ઓક્સાઇડનું કોપોલિમરાઇઝેશન શરૂ કરી શકે છે.

4. અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્ર દ્વારા ઉન્નત નવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા તકનીક

નવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા તકનીક અને અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્ર વૃદ્ધિનું સંયોજન એ અલ્ટ્રાસોનિક રસાયણશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં અન્ય સંભવિત વિકાસની દિશા છે.ઉદાહરણ તરીકે, સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીનો ઉપયોગ માધ્યમ તરીકે થાય છે, અને અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્રનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાને મજબૂત કરવા માટે થાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીમાં પ્રવાહીની સમાન ઘનતા અને ગેસની જેમ સ્નિગ્ધતા અને પ્રસરણ ગુણાંક હોય છે, જે તેના વિસર્જનને પ્રવાહીની સમકક્ષ બનાવે છે અને તેની માસ ટ્રાન્સફર ક્ષમતા ગેસની સમકક્ષ બનાવે છે.સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીની સારી દ્રાવ્યતા અને પ્રસરણ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને વિજાતીય ઉત્પ્રેરકના નિષ્ક્રિયકરણને સુધારી શકાય છે, પરંતુ જો અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્રનો ઉપયોગ તેને મજબૂત કરવા માટે કરી શકાય તો તે કેક પરનો હિમસ્તર છે.અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ શોક વેવ અને માઇક્રો જેટ કેટલાક પદાર્થોને ઓગાળી શકે છે જે ઉત્પ્રેરક નિષ્ક્રિયકરણ તરફ દોરી જાય છે, ડિસોર્પ્શન અને ક્લિનિંગની ભૂમિકા ભજવે છે અને ઉત્પ્રેરકને લાંબા સમય સુધી સક્રિય રાખે છે, પણ સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીને મોટા પ્રમાણમાં વધારી શકે છે. હલાવવાની ભૂમિકા, જે પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીને વિખેરી શકે છે, અને સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના સામૂહિક ટ્રાન્સફર દરને ઉચ્ચ સ્તરે બનાવી શકે છે.આ ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ દ્વારા રચાયેલા સ્થાનિક બિંદુ પર ઉચ્ચ તાપમાન અને ઉચ્ચ દબાણ મુક્ત રેડિકલમાં રીએક્ટન્ટના ક્રેકીંગ માટે અનુકૂળ રહેશે અને પ્રતિક્રિયા દરને મોટા પ્રમાણમાં વેગ આપશે.હાલમાં, સુપરક્રિટિકલ પ્રવાહીની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પર ઘણા અભ્યાસો છે, પરંતુ અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્ર દ્વારા આવી પ્રતિક્રિયાના ઉન્નતીકરણ પર થોડા અભ્યાસો છે.

5. બાયોડીઝલ ઉત્પાદનમાં હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિકનો ઉપયોગ

બાયોડીઝલની તૈયારી માટેની ચાવી એ મેથેનોલ અને અન્ય લો-કાર્બન આલ્કોહોલ સાથે ફેટી એસિડ ગ્લિસરાઈડનું ઉત્પ્રેરક ટ્રાન્સસ્ટેરિફિકેશન છે.અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દેખીતી રીતે ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાને મજબૂત કરી શકે છે, ખાસ કરીને વિજાતીય પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીઓ માટે, તે મિશ્રણ (ઇમલ્સિફિકેશન) અસરને નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકે છે અને પરોક્ષ પરમાણુ સંપર્ક પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, જેથી પ્રતિક્રિયા મૂળ રીતે ઉચ્ચ તાપમાન (ઉચ્ચ દબાણ) ની સ્થિતિમાં હાથ ધરવામાં આવે તે જરૂરી છે. ઓરડાના તાપમાને (અથવા ઓરડાના તાપમાનની નજીક) પર પૂર્ણ કરી શકાય છે, અને પ્રતિક્રિયા સમય ટૂંકો કરી શકાય છે.અલ્ટ્રાસોનિક તરંગનો ઉપયોગ માત્ર ટ્રાંસસ્ટેરિફિકેશન પ્રક્રિયામાં જ થતો નથી, પણ પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના વિભાજનમાં પણ થાય છે.યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સની મિસિસિપી સ્ટેટ યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ બાયોડીઝલના ઉત્પાદનમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ કર્યો હતો.બાયોડીઝલની ઉપજ 5 મિનિટની અંદર 99%ને વટાવી ગઈ, જ્યારે પરંપરાગત બેચ રિએક્ટર સિસ્ટમમાં 1 કલાકથી વધુ સમય લાગ્યો.