Sonochemical de reacció i de síntesi

Sonochemistry és l'aplicació de l'ecografia per a les reaccions químiques i processos. El mecanisme que causa efectes sonochemical en els líquids és el fenomen de la cavitació acústica.

Laboratori Hielscher d'ultrasons i dispositius industrials s'utilitzen en una àmplia gamma de processos sonochemical.

Reaccions Sonochemical

Els efectes sonochemical següent es pot observar en les reaccions químiques i processos:

augment de la velocitat de reacció de
augment de la reacció de la producció
un ús més eficient de l'energia
sonochemical mètodes per a la commutació de la via de la reacció
la millora del rendiment dels catalitzadors de transferència de fase
evitació dels catalitzadors de transferència de fase
l'ús de reactius de cru o tècnica
l'activació dels metalls i dels sòlids
augment en la reactivitat dels reactius o catalitzadors (feu clic aquí per llegir més sobre la catàlisi assistida per ultrasons)
la millora de la síntesi de partícules
recobriment de les nanopartícules

Cavitació per ultrasons en líquids

Cavitació, que és "la formació, creixement i col lapse d'implosió de les bombolles en un líquid. Col.lapse cavitació produeix un escalfament local intens (~ 5.000 K), les altes pressions (~ 1.000 ATM), i la calefacció i la refrigeració enormes taxes (> 109 K / s) "i els corrents en doll de líquid (~ 400 km / h). (Suslick 1.998)

Bombolles de cavitació són bombolles de buit. El buit és creat per una superfície en moviment ràpid d'un costat i un líquid inert en l'altre. Les diferències de pressió resultant serveix per superar les forces d'adhesió i cohesió dins del líquid.

La cavitació es pot produir de formes diferents, com ara toveres Venturi, filtres d'alta pressió, la rotació d'alta velocitat, o transductors ultrasònics. En tots els sistemes de l'energia d'entrada es transforma en la fricció, les turbulències, les ones i la cavitació. La fracció de l'energia d'entrada que es transforma en la cavitació depèn de diversos factors que descriuen el moviment dels equips de generació de cavitació en el líquid.

La intensitat de l'acceleració és un dels factors més importants que influeixen en la transformació eficient de l'energia a la cavitació. Major acceleració superior crea diferències de pressió. Això, al seu torn augmenta la probabilitat de la creació de bombolles de buit en lloc de la creació d'ones que es propaguen a través del líquid. Per tant, com més gran és l'acceleració de la més alta és la fracció de l'energia que es transforma en la cavitació. En el cas d'un transductor d'ultrasons, la intensitat de l'acceleració és descrit per l'amplitud d'oscil lació. De major amplitud en el resultat d'una creació més efectiva de la cavitació. Els dispositius industrials de Hielscher Ultrasonics pot crear amplituds de fins a 115 micres. Aquestes amplituds d'alta permeten una alta relació de potència de transmissió el que al seu torn, permet crear altes densitats de potència de fins a 100 W / cm ³.

A més de la intensitat, el líquid ha de ser accelerat en una manera de crear unes pèrdues mínimes en termes de turbulències, la fricció i la generació d'ones. Per a això, la millor manera és una orientació unilateral de moviment.

El ultrasò s'utilitza pels seus efectes en els processos, com ara:

preparació dels metalls activades per la reducció de sals de metalls
la generació de metalls activats per sonicació
la síntesi de sonochemical per la precipitació de partícules de metall (Fe, Cr, Mn, Co), òxids, per exemple, per al seu ús com a catalitzadors
d'impregnació de metalls o de halogenurs metàl.lics en suports de
preparació de les solucions activada del metall
reaccions dels metalls a través de la participació in situ d'espècies organoelement generats
reaccions que impliquen sòlids no metàl.lics
de cristalització i precipitació de metalls, aliatges, zeolithes i altres sòlids
la modificació de la morfologia de la superfície i mida de les partícules per les col • lisions entre partícules d'alta velocitat
- formació de materials nanoestructurats amorf, inclosa la dels metalls de transició superfície, aliatges, carburs, òxids i coloides
- aglomeració de cristalls de
- de allisat i l'eliminació de la passivació de capa d'òxid
- micromanipulació (fraccionament), de petites partícules
la dispersió de sòlids
preparació de coloides (Ag, Au, Q-de la mida de CdS)
intercalació de molècules en resultats sòlids inorgànics d'acollida en capes
Sonochemistry de polímers de
- la degradació i la modificació de polímers
- la síntesi de polímers
sonolysis de contaminants orgànics en l'aigua

Sonochemical Equip

La majoria dels processos de sonochemical esmentats poden adaptar per treballar en línia. Estarem encantats d'ajudar en l'elecció dels equips sonochemical per a les seves necessitats de processament. Per a la investigació i per a la prova dels processos que recomanem als nostres dispositius de laboratori o la UIP1000hd conjunt.

Si cal, FM i dispositius de certificació ATEX d'ultrasons i els reactors (per exemple, UIP1000-Exd) Estan disponibles per a la sonicació dels productes químics inflamables i formulacions de productes en ambients perillosos.

Els canvis d'ultrasons de cavitació Ring Reaccions d'obertura

Ultrasons és una manera alternativa a la calor, pressió, llum o electricitat per iniciar reaccions químiques. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, i el seu equip a la Facultat de Química de la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign utilitza energia ultrasònica per activar i manipular l'anell d'obertura de les reaccions. Sota sonicació, les reaccions químiques que generen productes diferents dels previstos per les normes de la simetria orbital (Nature 2007, 446, 423). El grup lligat mecànicament sensibles 1,2-disustituidos isòmers benzocyclobutene per a dues cadenes de polietilenglicol, va sol.licitar l'energia d'ultrasons, i es van analitzar les solucions a granel mitjançant l'ús de C¹³ espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear. Els espectres van mostrar que tant els isòmers cis i trans proporcionar el mateix anell obert de productes, l'esperada dels isòmers trans. Mentre que l'energia tèrmica fa que el moviment brownià a l'atzar dels reactius, l'energia mecànica d'ultrasons proporciona una direcció als moviments atòmics. Per tant, els efectes cavitacional eficient dirigir l'energia per l'esforç de la molècula, la reestructuració de la superfície d'energia potencial.