Звуковые волны для уничтожения опасных химических веществ

Исследователи из Инженерного колледжа Университета штата Аризона придумали новый способ, чтобы помочь ВВС США избавиться от запасов опасных химических веществ - не используя ничего, кроме звуковых волн. ВВС имеют большой запас - почти 11 млн литров - пены для пожаротушения, которая содержит экологически вредные органические соединения.

Маниш Кешвани, доцент кафедры материаловедения, и Рейес Сьерра, профессор кафедры химической и инженерной экологии, заключили контракт на 243 тыс. дол. с инженерно-строительным центром ВВС США. Для уничтожения химических соединений планируется применить новый сонохимический процесс, который использует звуковые волны, чтобы разложить сложные и токсичные молекулы в углекислый газ и воду.

"Для успешного сонализа процесс использует явление кавитации", - говорит Кешвани. "При определенных условиях звуковые волны вызывают образование мелких пузырьков, которые быстро лопаются и высвобождают интенсивную ударную волну. Эта волна производит огромное количество тепловой энергии и образует различные высокоактивные радикалы, которые могут полностью разрушить окружающий материал".

Кавитация используется в некоторых медицинских процедурах, а также обнаружена и в природе. Ударно-волновая литотрипсия применяет кавитацию для уничтожения камней в почках, и раки-богомолы используют кавитацию при охоте на любимую еду. Раки поражают креветок с такой скоростью - сопоставимой со скоростью выпущенной пули, - что она приводит к образованию кавитационных пузырьков в воде между ними и их целью. Даже если они не попадают прямо в цель, результирующей ударной волны достаточно, чтобы оглушить или убить жертву.

Тепловая энергия, высвобождаемая при кавитации, разрушает связи в  больших молекулах, таких как перфторалкильные сульфонаты и карбоксилаты (ПФУ), имеющиеся в противопожарных пенах. Эти токсичные ПФУ трудно разрушить, и они, как правило, долгое время сохраняются и в окружающей среде, и в тканях тела человека. Именно поэтому ВВС рассматривают кавитацию как экономически эффективный способ получения температур, превышающих 5500 градусов по Цельсию, достаточных для сжигания проблемных химических веществ.

Кешвани и Сьерра будут изучать эффективность системы двойного преобразователя, которую они разработали. Она использует как ультразвуковые, так и мегазвуковые частоты, и может быть использована для нейтрализации больших запасов токсичных пожарных химических веществ. Их цель состоит в разработке системы, которая будет производить необходимые высокие температуры сжигания и нужную концентрацию активных окислительных радикалов, потребляя при этом минимальное количество энергии.

[news id="964039"]