Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Дыбыс энергиясын қолдану зертханалық процедурасы. Соникация – бұл өсімдіктерден, микротоқыршақтардан және теңіз балдырмаларынан бірнеше қосылыстарды алу сияқты мақсаттар үшін сынамадағы бөлшектерді қоздыруға дыбыс энергиясын қолдану амалы. Әдетте 20 кГц-ден жоғары ультрадыбыстық жиіліктер қолданылады, сондықтан бұл процеске ультрадыбыстау немесе ультра соникация да делінеді. Зертханада оны әдетте ультрадыбыстық ванна немесе ультрадыбыстық зонд арқылы қолданады. Қағаз өндіріс машинасының ішінде ультрадыбыстық фольга целлюлоза талшықтарын тегіс таратып, қағаздың беріктігін арттырады.
Application of sound energy
the laboratory procedure
Sonication is the act of applying sound energy to agitate particles in a sample, for various purposes such as the extraction of multiple compounds from plants, microalgae and seaweeds. Ultrasonic frequencies (> 20 kHz) are usually used, leading to the process also being known as ultrasonication or ultra sonication. In the laboratory, it is usually applied using an ultrasonic bath or an ultrasonic probe, colloquially known as a sonicator. In a paper machine, an ultrasonic foil can distribute cellulose fibres more uniformly and strengthen the paper.
Әсерлер
Соникацияның химиялық және физикалық тұрғысынан көптеген әсерлері бар. Химиялық жүйелерге дыбыстық толқындардың әсерін түсінумен айналысатын ғылыми сала сонохимия деп аталады. Ультрадыбыстың химиялық әсері молекулалық түрлермен тікелей өзара әрекеттесуден туындамайды. Зерттеулер көрсеткендей, молекулалық деңгейдегі химиялық түрлермен акустикалық өрістің тікелей байланысы сонохимияны немесе сонолюминесценцияны түсіндіре алмайды. Керісінше, сонохимияда дыбыс толқындары орта арқылы таралып, қысым өзгерістерін және қуыстардың пайда болуын тудырады, олар өсіп, күйрейді, дыбыс толқындарын механикалық энергияға айналдырады. Бұл нанокристалдар, липосомалар және балауыз эмульсиялары, сондай-ақ сарғыш суларды тазарту, газсыздандыру, теңіз балдырлары полисахаридтерін алу, биоотын өндіру, шикі мұнайды күкіртсіздендіру, жасушаларды бұзу, полимерлер мен эпоксидті өңдеу, жабысқақты азайту және көптеген басқа да процестерде қолданылады. Ол фармацевтика, косметика, су, тағам, боя, лак, қаптама, ағаш өңдеу, металл өңдеу, нанокомпозиттер, пестицидтер, отын, ағаш өнімдері және тағы басқа көптеген салаларда қолданылады. Соникация молекулалық өзара әрекеттесуді бұзу арқылы еріту жылдамдығын арттыруға қолданылады. Бұл әсіресе сынаманы араластыру мүмкін болмаған жағдайларда, мысалы, ЯМР (NMR) пробиркаларында тиімді. Сонымен қатар, ол кейбір химиялық реакциялардың өтуіне қажетті энергияны қамтамасыз ету үшін де қолданылуы мүмкін. Соникация сұйықтықты вакуумда соникациялау арқылы сұйықтықтағы еріген газдарды (газсыздандыру) алу үшін қолданылады. Бұл мұздату-еріту және газбен шаю әдістеріне балама болып табылады. Биологиялық қолданымдарда соникация биологиялық материалды бұзуға немесе белсенділігін жоюға жеткілікті болуы мүмкін. Мысалы, соникация көбінесе жасуша мембраналарын бұзып, жасуша ішіндегі мазмұнды босату үшін қолданылады. Бұл процесс сонопорация деп аталады. Кішкентай бір қабатты везикулалар (SUV) ірі көп қабатты везикулалардың (LMV) дисперсиясын соникациялау арқылы жасалуы мүмкін. Соникация ДНК молекулаларын фрагменттеу үшін де қолданылады, онда соникацияның қысқа мерзімдеріне ұшыраған ДНК кішірек фрагменттерге бөлінеді. Нанотехнологияда нанобөлшектерді сұйықтықта тегіс тарату үшін соникация жиі қолданылады. Сонымен қатар, ол микрондық өлшемдегі коллоидты бөлшектердің агломераттарын бұзу үшін де қолданылады. Соникация кристалдану процестерін бастау және тіпті полиморфты кристалдануды бақылау үшін де қолданылуы мүмкін. Ол антиеріткіштік тұнбаларға (кристалдануға) араласуға және кішкентай кристалдарды бөліп алуға көмектеседі. Соникация – бұл үстіңгі бетке жабысқан бөлшектерді босату үшін қолданылатын ультрадыбыстық тазалау механизмі. Зертханалық ғылыми қолданымдардан басқа, соникалық ванналар көз айнектер мен әшекейлерді тазалау үшін де қолданылады. Соникация тағам өнеркәсібінде де қолданылады. Негізгі қолданысы – қымбат эмульгаторларды (майонез) үнемдеу үшін дисперсиялау немесе сүзгілеу процестерін (өсімдік майы және т.б.) жылдамдату. Ликерлер мен басқа да алкогольді сусындарды жасанды түрде ескірту үшін соникациямен тәжірибелер жүргізілді. Топырақ үлгілері көбінесе топырақ агрегаттарын бөлшектеу үшін ультрадыбысқа ұшыратылады, бұл топырақ агрегаттарының әр түрлі құрамдас бөліктерін (әсіресе топырақ органикалық заттарын) қатал химиялық өңдеуге ұшыратпай зерттеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, топырақтан микротамырларды алу үшін де соникалық өңдеу қолданылады. Экстракция үшін ультрадыбыстық ванна немесе ультрадыбыстық зонд жүйесі қолданылады. Мысалы, осы әдіс соядан изофлавондарды, ал бидай қабығынан және кокос қабығынан фенолды қосылыстарды алу үшін ұсынылды. Нәтижелер әр шикізат пен еріткіш үшін әр түрлі және басқа экстракция әдістеріне байланысты. Акустикалық немесе ультрадыбыстық кавитация – ультрадыбыс көмегімен экстракцияның жұмыс принципі.
Sonication has numerous effects, both chemical and physical. The scientific field concerned with understanding the effect of sonic waves on chemical systems is called sonochemistry. The chemical effects of ultrasound do not come from a direct interaction with molecular species. Studies have shown that no direct coupling of the acoustic field with chemical species on a molecular level can account for sonochemistry or sonoluminescence. Instead, in sonochemistry the sound waves migrate through a medium, inducing pressure variations and cavitations that grow and collapse, transforming the sound waves into mechanical energy. nanocrystals, liposomes and wax emulsions, as well as for wastewater purification, degassing, extraction of seaweed polysaccharides production of biofuels, crude oil desulphurization, cell disruption, polymer and epoxy processing, adhesive thinning, and many other processes. It is applied in pharmaceutical, cosmetic, water, food, ink, paint, coating, wood treatment, metalworking, nanocomposite, pesticide, fuel, wood product and many other industries. Sonication can be used to speed dissolution, by breaking intermolecular interactions. It is especially useful when it is not possible to stir the sample, as with NMR tubes. It may also be used to provide the energy for certain chemical reactions to proceed. Sonication can be used to remove dissolved gases from liquids (degassing) by sonicating the liquid while it is under a vacuum. This is an alternative to the freeze pump thaw and sparging methods. In biological applications, sonication may be sufficient to disrupt or deactivate a biological material. For example, sonication is often used to disrupt cell membranes and release cellular contents. This process is called sonoporation. Small unilamellar vesicles (SUVs) can be made by sonication of a dispersion of large multilamellar vesicles (LMVs). Sonication is also used to fragment molecules of DNA, in which the DNA subjected to brief periods of sonication is sheared into smaller fragments. Sonication is commonly used in nanotechnology for evenly dispersing nanoparticles in liquids. Additionally, it is used to break up aggregates of micron sized colloidal particles. Sonication can also be used to initiate crystallisation processes and even control polymorphic crystallisations. It is used to intervene in anti solvent precipitations (crystallisation) to aid mixing and isolate small crystals. Sonication is the mechanism used in ultrasonic cleaning—loosening particles adhering to surfaces. In addition to laboratory science applications, sonicating baths have applications including cleaning objects such as spectacles and jewelry. Sonication is used in food industry as well. Main applications are for dispersion to save expensive emulgators (mayonnaise) or to speed up filtration processes (vegetable oil etc.). Experiments with sonication for artificial ageing of liquors and other alcoholic beverages were conducted. Soil samples are often subjected to ultrasound in order to break up soil aggregates; this allows the study of the different constituents of soil aggregates (especially soil organic matter) without subjecting them to harsh chemical treatment. Sonication is also used to extract microfossils from rock. An ultrasonic bath or an ultrasonic probe system is used for extraction. For instance, this technique was suggested to remove isoflavones from soybeans and phenolic compounds from wheat bran and coconut shell powder. The outcomes differ for every raw material and solvent utilized and the other extraction techniques. Acoustic or ultrasonic cavitation is the basis for the operation of ultrasound assisted extraction.