dendrimer-kim loại
Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người (16-18 kHz). Sóng siêu âm ứng dụng trong lĩnh vực hóa học cũng như trong công nghệ tẩy rửa hóa chất… thường là vùng có tần số khoảng (20-100 kHz).
Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ bọt (là khoảng cách giữa các phân tử). Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nửa chu kỳ đầu và sẽ vỡ trong nửa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng rất lớn. Năng lượng này có thể sử dụng để tẩy rửa các chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, hoạt hóa nhiều phản ứng hóa học hay làm các chất hòa tan lẫn vào nhau.
Các thiết bị siêu âm chủ yếu hiện nay là thanh siêu âm (20 kHz) và bồn siêu âm (40 kHz). Bồn siêu âm làm bằng inox, sát dưới đáy bồn có gắn bộ phận gia nhiệt nhưng không cho phép nhiệt độ tăng cao.
Cu NPs Base, rt
I Cu
Hình 17: Tần số sóng âm
Công dụng của siêu âm trong dãy tần số cao được chia làm 2 vùng:28
- Vùng thứ nhất (5-10 MHz): Sóng siêu âm có năng lượng thấp, tần số cao, siêu âm này được dùng trong y khoa, phân tích hóa học.
- Vùng thứ hai (20-100 kHz): Sóng siêu âm có năng lượng cao, tần số thấp, siêu âm này được dùng trong việc rửa, hàn plastic và có ảnh hưởng đến phản ứng hóa học.
Nếu trong môi trường có nước, dưới tác dụng của siêu âm nước sẽ bị phân
giải thành các gốc tự do. H 2 O → H• + OH• OH• + OH• → H 2 O 2 OH• + OH• → H 2 O + O• OH• + OH• → H 2 + O 2 H• + O 2 → HO 2 • OH• + H 2 O → H 2 O 2 + H• ....
Các gốc tự do này sẽ oxy hóa hoặc hoàn nguyên các chất có trong môi
Ưu điểm
- Phản ứng được gia tốc mà không cần tác chất khác đưa vào. - Sản phẩm thu được không lẫn tạp chất.
- Sử dụng tác nhân thô hơn, độ sạch thấp hơn cũng xảy ra. - Có thể giảm bớt các phản ứng trung gian.
Nhược điểm
Bồn siêu âm chỉ có một tần số cố định, đôi khi không kiểm soát được nhiệt độ (khi siêu âm trong thời gian dài), không thực hiện được ở nhiệt độ thấp.