سونوكيمياء: ملاحظات التطبيق

Sonochemistry هو تأثير التجويف بالموجات فوق الصوتية على الأنظمة الكيميائية. بسبب الظروف القاسية التي تحدث في التجويف “نقطة ساخنة”، تعد الموجات فوق الصوتية القوية طريقة فعالة للغاية لتحسين نتائج التفاعل (عائد أعلى ، جودة أفضل) ، تحويل ومدة التفاعل الكيميائي. يمكن تحقيق بعض التغييرات الكيميائية تحت صوتنة فقط، مثل طلاء القصدير نانو الحجم من التيتانيوم أو الألومنيوم.

تجد أدناه مجموعة مختارة من الجسيمات والسوائل مع التوصيات ذات الصلة ، وكيفية معالجة المواد من أجل طحن أو تفريق أو إزالة التكتل أو تعديل الجسيمات باستخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية.

تجد أدناه بعض بروتوكولات صوتنة لتفاعلات سونوكيميائية ناجحة!

بالترتيب الأبجدي:

α-إيبوكسي كيتونز – رد فعل فتح الحلقة

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تم إجراء فتح الحلقة التحفيزية ل α-epoxyketones باستخدام مزيج من طرق الموجات فوق الصوتية والكيميائية الضوئية. تم استخدام 1-بنزيل -2،4،6-ثلاثي فينيل بيريدينيوم رباعي فلوروبورات (NBTPT) كمحفز ضوئي. من خلال الجمع بين صوتنة (سونوكيمياء) والكيمياء الضوئية لهذه المركبات في وجود NBTPT ، تم تحقيق فتح حلقة الايبوكسيد. وقد ثبت أن استخدام الموجات فوق الصوتية زاد من معدل التفاعل الناجم عن الصور بشكل كبير. يمكن أن تؤثر الموجات فوق الصوتية بشكل خطير على فتح حلقة التحفيز الضوئي ل α-epoxyketones في الغالب بسبب النقل الشامل الفعال للمواد المتفاعلة والحالة المثارة ل NBTPT. كما يحدث نقل الإلكترون بين الأنواع النشطة في هذا النظام المتجانس باستخدام صوتنة
أسرع من النظام دون صوتنة. الغلة الأعلى وأوقات رد الفعل الأقصر هي مزايا هذه الطريقة.

فتح حلقة التحفيز الضوئي بمساعدة الموجات فوق الصوتية ل α-epoxyketones (دراسة ورسم: ©Memarian et al 2007)

بروتوكول الصوت:
تم تحضير α-Epoxyketones 1a-f و 1-benzyl-2،4،6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate 2 وفقا للإجراءات المبلغ عنها. تم شراء الميثانول من شركة ميرك وتقطيرها قبل الاستخدام. كان جهاز الموجات فوق الصوتية المستخدم هو جهاز مسبار بالموجات فوق الصوتية UP400S من Hielscher Ultrasonics GmbH. بوق غمر بالموجات فوق الصوتية S3 (المعروف أيضا باسم المسبار أو sonotrode) ينبعث منه الموجات فوق الصوتية 24 كيلو هرتز بمستويات شدة قابلة للضبط تصل إلى أقصى كثافة طاقة صوتية تبلغ 460 واط سم^-2 تم استخدامه. تم تنفيذ Sonication بنسبة 100 ٪ (السعة القصوى 210μm). تم غمر sonotrode S3 (أقصى عمق غمر 90 مم) مباشرة في خليط التفاعل. وأجريت عمليات تشعيع للأشعة فوق البنفسجية باستخدام مصباح زئبقي عالي الضغط بقوة 400 واط من نارفا مع تبريد العينات في زجاج دوران. ال ¹تم قياس أطياف H NMR لخليط المنتجات الضوئية في CDCl₃ المحاليل التي تحتوي على رباعي ميثيل سيلان (TMS) كمعيار داخلي على Bruker drx-500 (500 ميجاهرتز). تم إجراء كروماتوغرافيا الطبقة التحضيرية (PLC) على 20 × 20 سم² لوحات المغلفة بطبقة 1 مم من هلام السيليكا ميرك PF₂₅₄ أعدت عن طريق تطبيق السيليكا كملاط والتجفيف في الهواء. جميع المنتجات معروفة وقد تم الإبلاغ عن بياناتها الطيفية في وقت سابق.
توصية الجهاز:
UP400S مع القرن بالموجات فوق الصوتية S3
المرجع / ورقة البحث:
معماريان، حميد ر.؛ Saffar-Teluri، A. (2007): فتح الحلقة التحفيزية الكيميائية الضوئية ل α-epoxyketones. مجلة بيلشتاين للكيمياء العضوية 3/2 ، 2007.

محفز الألومنيوم / النيكل: هيكلة النانو لسبائك Al / Ni

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
يمكن تعديل جسيمات Al / Ni كيميائيا عن طريق الهيكلة النانوية لسبائك Al / Ni الأولية. Therbey ، يتم إنتاج محفز فعال لهدرجة الأسيتوفينون.
التحضير بالموجات فوق الصوتية لمحفز Al / Ni:
تم تشتيت 5 جرام من سبيكة Al/Ni التجارية في الماء النقي (50 مل) وصوتنة تصل إلى 50 دقيقة باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية UIP1000hd (1kW ، 20kHz) المجهز ببوق الموجات فوق الصوتية BS2d22 (مساحة الرأس 3.8 سم²) والداعم B2-1.8. تم حساب الكثافة القصوى لتكون 140 Wcm⁻² بسعة ميكانيكية 106 ميكرومتر. لتجنب زيادة درجة الحرارة أثناء صوتنة أجريت التجربة في خلية ثرموستاتي. بعد صوتنة ، تم تجفيف العينة تحت فراغ بمسدس حراري.
توصية الجهاز:
UIP1000hd مع سونوترودي BS2d22 والقرن الداعم B2–1.2
المرجع / ورقة البحث:
دالي ، جانا. نيميث ، سيلك. سكورب ، إيكاترينا ف. ؛ إيرجانج ، تورستن ؛ سينكر ، يورغن ؛ كيمب ، ريت ؛ فري ، أندرياس. أندريفا ، داريا ف. (2012): التنشيط الكيميائي للسونوكيميائي لمحفز الهدرجة Al/Ni. المواد الوظيفية المتقدمة 2012. DOI: 10.1002 / adfm.201200437

الأسترة العابرة للديزل الحيوي باستخدام محفز MgO

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تمت دراسة تفاعل الأسترة التبادلية تحت الخلط بالموجات فوق الصوتية المستمرة مع جهاز الصوتنة UP200S لمعلمات مختلفة مثل كمية المحفز والنسبة المولية للميثانول والزيت ودرجة حرارة التفاعل ومدة التفاعل. تم إجراء التجارب الدفعية في مفاعل زجاجي صلب (300 مل ، قطر داخلي 7 سم) بغطاء مؤرض برقبتين. تم توصيل رقبة واحدة مع التيتانيوم sonotrode S7 (قطر الطرف 7 مم) من المعالج بالموجات فوق الصوتية UP200S (200W ، 24kHz). تم تعيين سعة الموجات فوق الصوتية على 50٪ مع 1 دورة في الثانية. تم صوتنة خليط التفاعل طوال وقت التفاعل. تم تزويد الرقبة الأخرى لغرفة المفاعل بمكثف مخصص ومبرد بالماء من الفولاذ المقاوم للصدأ لارتجاع الميثانول المتبخر. تم وضع الجهاز بأكمله في حمام زيت بدرجة حرارة ثابتة يتم التحكم فيه بواسطة وحدة تحكم في درجة حرارة مشتقة متكاملة متناسبة. يمكن رفع درجة الحرارة حتى 65 درجة مئوية بدقة ±1 درجة مئوية. تم استخدام نفايات الزيوت ، 99.9٪ من الميثانول النقي كمواد لأسترة الديزل الحيوي. تم استخدام MgO بحجم النانو المترسب (شريط المغنيسيوم) كمحفز.
تم الحصول على نتيجة ممتازة للتحويل عند محفز 1.5٪ بالوزن. 5: 1 نسبة مولار زيت الميثانول عند 55 درجة مئوية ، تم تحقيق تحويل بنسبة 98.7٪ بعد 45 دقيقة.
توصية الجهاز:
UP200S مع سونوترودي بالموجات فوق الصوتية S7
المرجع / ورقة البحث:
سيفاكومار ، ب. ؛ سانكارانارايانان ، س. ؛ رينجاناثان ، س. ؛ Sivakumar، P.(): دراسات حول إنتاج وقود الديزل الحيوي الكيميائي باستخدام محفز نانو MgO المترسب بالدخان. نشرة هندسة التفاعلات الكيميائية & الحفز 8/ 2, 2013. 89 – 96.

تخليق مركب نانوي من الكادميوم الثنائي - ثيوأسيتاميد

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تم تصنيع مركبات الكادميوم الثنائي - ثيوأسيتاميد النانوية في وجود وغياب كحول البولي فينيل عبر طريق سونوكيميائي. بالنسبة للتخليق الكيميائي الصوتي (تخليق سونو) ، تم إذابة 0.532 جم من ثنائي هيدرات أسيتات الكادميوم (II) (Cd (CH3COO) 2.2H2O) ، و 0.148 جم من ثيوأسيتاميد (TAA ، CH3CSNH2) و 0.664 جم من يوديد البوتاسيوم (KI) في ماء مقطر مزدوج مقطر مزدوج 20 مل. تم صوتنة هذا الحل باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع مسبار عالي الطاقة UP400S (24 كيلو هرتز ، 400 واط) في درجة حرارة الغرفة لمدة 1 ساعة. أثناء صوتنة خليط التفاعل ، ارتفعت درجة الحرارة إلى 70-80 درجة مئوية كما تم قياسها بواسطة مزدوج حراري من الحديد والكونستانتين. بعد ساعة واحدة تشكل راسب أصفر لامع. تم عزله عن طريق الطرد المركزي (4000 دورة في الدقيقة ، 15 دقيقة) ، وغسله بالماء المقطر المزدوج ثم بالإيثانول المطلق من أجل إزالة الشوائب المتبقية وتجفيفه أخيرا في الهواء (العائد: 0.915 جم ، 68٪). ديسمبر ص 200 درجة مئوية. لتحضير المركب النانوي البوليمري ، تم إذابة 1.992 جم من كحول البولي فينيل في 20 مل من الماء مقطر منزوع الأيونات المزدوج ثم أضيف إلى المحلول أعلاه. تم تشعيع هذا الخليط بالموجات فوق الصوتية باستخدام مسبار الموجات فوق الصوتية UP400S لمدة 1 ساعة عندما تشكل منتج برتقالي فاتح.
أظهرت نتائج SEM أنه في وجود PVA انخفضت أحجام الجسيمات من حوالي 38 نانومتر إلى 25 نانومتر. ثم قمنا بتصنيع جسيمات CdS النانوية السداسية مع مورفولوجيا كروية من التحلل الحراري للمركب النانوي البوليمري ، الكادميوم (II) - ثيوسيتاميد / PVA كسلائف. تم قياس حجم الجسيمات النانوية CdS بواسطة كل من XRD و SEM وكانت النتائج في اتفاق جيد جدا مع بعضها البعض.
وجد Ranjbar et al. (2013) أيضا أن المركب النانوي البوليمري Cd (II) هو مقدمة مناسبة لإعداد جسيمات كبريتيد الكادميوم النانوية ذات الأشكال المثيرة للاهتمام. كشفت جميع النتائج أنه يمكن استخدام التوليف بالموجات فوق الصوتية بنجاح كطريقة بسيطة وفعالة ومنخفضة التكلفة وصديقة للبيئة وواعدة للغاية لتوليف المواد النانوية دون الحاجة إلى ظروف خاصة ، مثل ارتفاع درجة الحرارة وأوقات رد الفعل الطويلة والضغط العالي.
توصية الجهاز:
UP400S
المرجع / ورقة البحث:
رانجبار ، م. ؛ مصطفى يوسفي، م.؛ نوزاري ، ر. ؛ شيشماني ، س. (2013): تخليق وتوصيف مركبات الكادميوم ثيوأسيتاميد النانوية. Int. J. نانوسكي. نانوتكنول. 9/4, 2013. 203-212.

كاCO3 – مغلفة بالموجات فوق الصوتية مع حامض دهني

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
طلاء بالموجات فوق الصوتية من CaCO المترسب نانو₃ (NPCC) مع حامض دهني لتحسين تشتته في البوليمر وتقليل التكتل. 2 جرام من CaCO غير المطلي بالنانو المترسب₃ (NPCC) وقد صوتنة مع صوتنة UP400S في 30ml الإيثانول. تم إذابة 9٪ بالوزن من حامض دهني في الإيثانول. ثم تم خلط الإيثانول مع حامض دهني مع التعليق الصوتي.
توصية الجهاز:
UP400S مع سونوترودي قطرها 22 مم (H22D) ، وخلية تدفق مع سترة تبريد
المرجع / ورقة البحث:
كو ، ك. و. ؛ عبد الله، إ. س. عزيز ، أ. ر. (2009): آثار الموجات فوق الصوتية في طلاء CaCO3 المترسب بالنانو بحمض دهني. مجلة آسيا والمحيط الهادئ للهندسة الكيميائية 4/5 ، 2009. 807-813.

سيريوم نترات مخدر سيلان

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تم استخدام ألواح الصلب الكربوني المدرفلة على البارد (6.5 سم ، 6.5 سم ، 0.3 سم ؛ تنظيفها كيميائيا وصقلها ميكانيكيا) كركائز معدنية. قبل تطبيق الطلاء ، تم تنظيف الألواح بالموجات فوق الصوتية باستخدام الأسيتون ثم تنظيفها بمحلول قلوي (محلول 0.3mol L1 NaOH) عند 60 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. لاستخدامه كأساس ، قبل المعالجة المسبقة للركيزة ، تم تخفيف تركيبة نموذجية تتضمن 50 جزءا من γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS) بحوالي 950 جزءا من الميثانول ، في درجة الحموضة 4.5 (معدلة بحمض الأسيتيك) وسمح بالتحلل المائي للسيلان. كانت طريقة تحضير السيلان المخدر مع صبغات نترات السيريوم هي نفسها ، باستثناء أنه تم إضافة 1 ، 2 ، 3٪ بالوزن من نترات السيريوم إلى محلول الميثانول قبل إضافة (γ-GPS) ، ثم تم خلط هذا المحلول مع محرك المروحة عند 1600 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، تم صوتنة نترات السيريوم المحتوية على المشتتات لمدة 30 دقيقة عند 40 درجة مئوية مع حمام تبريد خارجي. تم تنفيذ عملية الموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية UIP1000hd (1000W ، 20 كيلو هرتز) مع قوة الموجات فوق الصوتية مدخل حوالي 1 W / mL. تم إجراء المعالجة المسبقة للركيزة عن طريق شطف كل لوحة لمدة 100 ثانية بمحلول silane المناسب. بعد المعالجة ، سمح للألواح بالجفاف في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة ، ثم تم طلاء الألواح المعالجة مسبقا بإيبوكسي معالج بالأمين. (إيبون 828 ، شركة شل) لجعل سمك الفيلم الرطب 90μm. سمح للألواح المطلية بالإيبوكسي بالمعالجة لمدة 1 ساعة عند 115 درجة مئوية ، بعد معالجة طلاء الإيبوكسي. كان سمك الفيلم الجاف حوالي 60 ميكرومتر.
توصية الجهاز:
UIP1000hd
المرجع / ورقة البحث:
زعفراني، س.ه.; بيكاري ، م. زاري ، د. ؛ Danaei، I. (2013): التأثيرات الكهروكيميائية للمعالجات المسبقة للسيلان التي تحتوي على نترات السيريوم على خصائص فك الارتباط الكاثودية للصلب المطلي بالإيبوكسي. مجلة علوم وتكنولوجيا الالتصاق 27/22 ، 2013. 2411–2420.

أطر النحاس والألومنيوم: توليف أطر Cu-Al المسامية

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
النحاس المسامي - الألومنيوم المستقر بواسطة أكسيد المعدن هو محفز بديل جديد واعد لإزالة هيدروجين البروبان الخالي من المعادن النبيلة أو الخطرة. يشبه هيكل سبيكة Cu-Al المسامية المؤكسدة (الإسفنج المعدني) المعادن من نوع راني. الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة هي أداة كيميائية خضراء لتخليق أطر النحاس والألمنيوم المسامية المستقرة بواسطة أكسيد الفلز. إنها غير مكلفة (تكلفة الإنتاج حوالي 3 يورو / لتر) ويمكن توسيع نطاق الطريقة بسهولة. تحتوي هذه المواد المسامية الجديدة (أو "الإسفنج المعدني") على سبيكة سائبة وسطح مؤكسد ، ويمكنها تحفيز إزالة الهيدروجين من البروبان في درجات حرارة منخفضة.
إجراء لإعداد محفز بالموجات فوق الصوتية:
تم تشتيت خمسة جرامات من مسحوق سبائك Al-Cu في ماء فائق النقاء (50 مل) وصوتنة لمدة 60 دقيقة باستخدام جهاز صوتنة من نوع مسبار Hielscher UIP1000hd (20 كيلو هرتز ، طاقة خرج قصوى 1000 واط). تم تجهيز جهاز مسبار الموجات فوق الصوتية مع sonotrode BS2d22 (منطقة الطرف 3.8 سم²) والقرن الداعم B2–1.2. تم حساب الكثافة القصوى لتكون 57 واط / سم² بسعة ميكانيكية 81 ميكرومتر. أثناء العلاج تم تبريد العينة في حمام جليدي. بعد العلاج ، تم تجفيف العينة عند 120 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.
توصية الجهاز:
UIP1000hd مع سونوترودي BS2d22 والقرن الداعم B2–1.2
المرجع / ورقة البحث:
شيرهانز ، جانا ؛ غوميز كويرو ، سانتياغو ؛ أندريفا ، داريا ف. ؛ روتنبرغ ، غادي (2011): محفزات جديدة وفعالة لإزالة الهيدروجين من النحاس والألومنيوم. Chem. Eur. J. 2011 ، 17 ، 12254-12256.

تدهور النحاس فاثلوسيانين

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
إزالة اللون وتدمير ميتالوفثالوسيانين
يتم صوتنة فاثلوسيانين النحاس بالماء والمذيبات العضوية في درجة الحرارة المحيطة والضغط الجوي في وجود كمية تحفيزية من المؤكسد باستخدام الموجات فوق الصوتية 500W UIP500hd مع غرفة قابلة للطي عند مستوى طاقة 37-59 واط / سم²: 5 مل من العينة (100 مجم / لتر) ، 50 D / D ماء مع choloform و pyridine عند 60٪ من السعة فوق الصوتية. درجة حرارة التفاعل: 20 درجة مئوية.
توصية الجهاز:
UIP500hd

الذهب: التعديل المورفولوجي لجسيمات الذهب النانوية

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تم تعديل جزيئات الذهب النانوية شكليا تحت تشعيع مكثف بالموجات فوق الصوتية. لدمج جسيمات الذهب النانوية في بنية تشبه الدمبل ، تم العثور على علاج بالموجات فوق الصوتية لمدة 20 دقيقة في الماء النقي وفي وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي كافية. بعد 60 دقيقة من الصوتنة ، تكتسب جسيمات الذهب النانوية بنية تشبه الدودة أو الحلقة في الماء. تم تشكيل الجسيمات النانوية المنصهرة ذات الأشكال الكروية أو البيضاوية بالموجات فوق الصوتية في وجود كبريتات دوديسيل الصوديوم أو محاليل أمين دوديسيل .
بروتوكول العلاج بالموجات فوق الصوتية:
بالنسبة للتعديل بالموجات فوق الصوتية ، تم صوتنة محلول الذهب الغروي ، الذي يتكون من جسيمات نانوية ذهبية محمية من السيترات مسبقة التشكيل بقطر متوسط يبلغ 25 نانومتر (± 7 نانومتر) ، في غرفة مفاعل مغلقة (حجم 50 مل تقريبا). محلول الذهب الغروي (0.97 مليمول· L^-1) تم تشعيعه بالموجات فوق الصوتية بكثافة عالية (40 واط / سم^-2) باستخدام الموجات فوق الصوتية Hielscher UIP1000hdT (20 كيلو هرتز ، 1000 واط) مجهزة بسبائك التيتانيوم sonotrode BS2d18 (قطر طرف 0.7 بوصة) ، والتي كانت مغمورة حوالي 2 سم تحت سطح الحل الصوتي. تم قتل الذهب الغروي بالغاز مع الأرجون (O₂ < 2 جزء في المليون ، سائل الهواء) 20 دقيقة قبل وأثناء صوتنة بمعدل 200 مل · دقيقة^-1 للقضاء على الأكسجين في المحلول. تمت إضافة جزء 35 مل من كل محلول خافض للتوتر السطحي دون إضافة ثنائي هيدرات سترات ثلاثي الصوديوم بمقدار 15 مل من الذهب الغروي المشكل مسبقا ، مع فقاعات بغاز الأرجون قبل 20 دقيقة وأثناء العلاج بالموجات فوق الصوتية.
توصية الجهاز:
UIP1000hd مع سونوترودي BS2d18 ومفاعل خلية التدفق
المرجع / ورقة البحث:
رادزيوك ، د. ؛ غريغورييف ، د. ؛ تشانغ ، دبليو ؛ سو ، د. ؛ موهوالد ، ه. Shchukin، D. (2010): الانصهار بمساعدة الموجات فوق الصوتية لجسيمات الذهب النانوية المشكلة مسبقا. مجلة الكيمياء الفيزيائية ج 114 ، 2010. 1835–1843.

الأسمدة غير العضوية – ترشيح النحاس والقرص المضغوط والرصاص للتحليل

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
استخراج النحاس والكادميوم والرصاص من الأسمدة غير العضوية لأغراض التحليل:
لاستخراج النحاس والرصاص والكادميوم بالموجات فوق الصوتية ، يتم صوتنة العينات التي تحتوي على خليط من الأسمدة والمذيبات بجهاز الموجات فوق الصوتية مثل صوتنة VialTweeter للصوتنة غير المباشرة. تم صوتنة عينات الأسمدة في وجود 2 مل من 50٪ (v / v) HNO₃ في أنابيب زجاجية لمدة 3 دقائق. يمكن تحديد مقتطفات النحاس والكادميوم والرصاص بواسطة مطياف الامتصاص الذري للهب (FAAS).
توصية الجهاز:
VialTweeter
المرجع / ورقة البحث:
ليما ، أ. ف. ؛ ريختر ، إي إم ؛ Muñoz، R. A. A. (2011): طريقة تحليلية بديلة لتقدير المعادن في الأسمدة غير العضوية على أساس الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية. مجلة الجمعية الكيميائية البرازيلية 22/ 8. 2011. 1519-1524.

تخليق اللاتكس

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تحضير اللاتكس P (St-BA)
تم تصنيع جزيئات اللاتكس بولي (ستايرين-آر-بوتيل أكريلات) P (St-BA) عن طريق بلمرة المستحلب في وجود DBSA السطحي. تم إذابة 1 جم من DBSA لأول مرة في 100 مل من الماء في دورق ثلاثي العنق وتم تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول إلى 2.0. تم سكب مونومرات مختلطة من 2.80g St و 8.40g BA مع البادئ AIBN (0.168g) في محلول DBSA. تم تحضير مستحلب O / W عن طريق التحريك المغناطيسي لمدة 1 ساعة متبوعا بصوتنة مع جهاز الصوتنة UIP1000hd المجهز ببوق بالموجات فوق الصوتية (مسبار / سونوترودي) لمدة 30 دقيقة أخرى في حمام جليدي. أخيرا ، تم إجراء البلمرة عند 90 درجة مئوية في حمام زيت لمدة 2 ساعة تحت جو النيتروجين.
توصية الجهاز:
UIP1000hd
المرجع / ورقة البحث:
تصنيع أغشية موصلة مرنة مشتقة من بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) إيبولي (حمض ستيرينيسلفونيك) (PEDOT: PSS) على ركيزة الأقمشة غير المنسوجة. كيمياء وفيزياء المواد 143 ، 2013. 143-148.
انقر هنا لقراءة المزيد عن توليف سونو من اللاتكس!

إزالة الرصاص (ترشيح سونو)

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
الترشيح بالموجات فوق الصوتية للرصاص من التربة الملوثة:
تم إجراء تجارب الترشيح بالموجات فوق الصوتية باستخدام الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400S مع مسبار صوتي من التيتانيوم (قطر 14 مم) ، والذي يعمل بتردد 20 كيلو هرتز. تمت معايرة المسبار بالموجات فوق الصوتية (sonotrode) من السعرات الحرارية مع ضبط شدة الموجات فوق الصوتية على 51 ± 0.4 واط سم^-2 لجميع تجارب ترشيح سونو. تم إجراء تجارب الترشيح بالحرارة باستخدام خلية زجاجية مغلفة مسطحة القاع عند 25 ± 1 درجة مئوية. تم استخدام ثلاثة أنظمة كحلول لترشيح التربة (0.1 لتر) تحت صوتنة: 6 مل من 0.3 لتر^-2 من محلول حمض الخليك (درجة الحموضة 3.24) ، 3٪ (v / v) محلول حمض النيتريك (درجة الحموضة 0.17) ومخزن مؤقت من حمض الخليك / خلات (درجة الحموضة 4.79) محضر عن طريق خلط 60 مل 0f 0.3 مول لتر^-1 حمض الخليك مع 19 مل 0.5 مول L^-1 نوه. بعد عملية الترشيح بالسونو ، تم ترشيح العينات بورق الترشيح لفصل محلول المادة المرتشحة عن التربة متبوعا بالترسيب الكهربائي للرصاص لمحلول المادة المرتشحة وهضم التربة بعد تطبيق الموجات فوق الصوتية.
ثبت أن الموجات فوق الصوتية أداة قيمة في تعزيز المادة المرتشحة من الرصاص من التربة الملوثة. الموجات فوق الصوتية هي أيضا طريقة فعالة لإزالة الرصاص القابل للترشيح من التربة بشكل شبه كامل مما يؤدي إلى تربة أقل خطورة بكثير.
توصية الجهاز:
UP400S مع سونوترودي H14
المرجع / ورقة البحث:
ساندوفال غونزاليس، أ.؛ سيلفا مارتينيز ، س. ؛ Blass-Amador، G. (2007): الترشيح بالموجات فوق الصوتية والمعالجة الكهروكيميائية مجتمعة لإزالة التربة من الرصاص. مجلة المواد الجديدة للأنظمة الكهروكيميائية 10 ، 2007. 195-199.

برنامج تلفزيوني – تخليق الجسيمات النانوية كبريتيد الرصاص

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
في درجة حرارة الغرفة ، 0.151 جم من أسيتات الرصاص (Pb(CH₃COO) 2.3H₂O) و 0.03 جم من TAA (CH₃CSNH₂) إلى 5 مل من السائل الأيوني ، [EMIM] [EtSO₄] ، و 15 مل من الماء المقطر المزدوج في دورق 50 مل مفروض على التشعيع بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز صوتي Hielscher UP200S لمدة 7 دقائق. تم غمر طرف المسبار بالموجات فوق الصوتية / sonotrode S1 مباشرة في محلول التفاعل. تم طرد المعلق ذو اللون البني الداكن المشكل بالطرد المركزي لإخراج الراسب وغسله مرتين بالماء المقطر المزدوج والإيثانول على التوالي لإزالة الكواشف غير المتفاعلة. للتحقيق في تأثير الموجات فوق الصوتية على خصائص المنتجات ، تم إعداد عينة مقارنة أخرى ، مع الحفاظ على معلمات التفاعل ثابتة باستثناء أن المنتج يتم تحضيره عند التحريك المستمر لمدة 24 ساعة دون مساعدة من التشعيع بالموجات فوق الصوتية.
تم اقتراح التوليف بمساعدة الموجات فوق الصوتية في السائل الأيوني المائي في درجة حرارة الغرفة لإعداد الجسيمات النانوية PbS. هذه الطريقة الخضراء الحميدة بيئيا في درجة حرارة الغرفة سريعة وخالية من القوالب ، مما يقلل من وقت التوليف بشكل ملحوظ ويتجنب الإجراءات الاصطناعية المعقدة. تظهر العناقيد النانوية المعدة تحولا أزرق هائلا يبلغ 3.86 فولت يمكن أن يعزى إلى الحجم الصغير جدا للجسيمات وتأثير الحبس الكمومي.
توصية الجهاز:
UP200S
المرجع / ورقة البحث:
بهبودنيا ، م. حبيبي يانغجه، أ.؛ جعفري طرزاناج ، ي. خوداياري ، أ. (2008): تحضير وتوصيف درجة حرارة الغرفة وتوصيف الجسيمات النانوية PbS في السائل الأيوني المائي [EMIM] [EtSO4] باستخدام التشعيع بالموجات فوق الصوتية. نشرة الجمعية الكيميائية الكورية 29/1 ، 2008. 53-56.

تدهور الفينول

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
استخدم Rokhina et al. (2013) مزيجا من حمض البيراسيتيك (PAA) والمحفز غير المتجانس (MnO₂) لتدهور الفينول في محلول مائي تحت التشعيع بالموجات فوق الصوتية. تم تنفيذ الموجات فوق الصوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية من نوع مسبار 400W UP400S ، وهو قادر على صوتنة إما بشكل مستمر أو في وضع النبض (أي 4 ثوان و 2 ثانية قبالة) بتردد ثابت يبلغ 24 كيلو هرتز. كان إجمالي مدخلات الطاقة المحسوبة وكثافة الطاقة وكثافة الطاقة المبددة للنظام 20 واط ، 9.5×10^-2 ث / سم^-3، و14,3 واط/سم^-2على التوالي. تم استخدام الطاقة الثابتة طوال التجارب. تم استخدام وحدة تعميم الغمر للتحكم في درجة الحرارة داخل المفاعل. كان وقت الصوتنة الفعلي 4 ساعات ، على الرغم من أن وقت رد الفعل الحقيقي كان 6 ساعات بسبب العملية في الوضع النبضي. في تجربة نموذجية ، تم ملء المفاعل الزجاجي ب 100 مل من محلول الفينول (1.05 mM) وجرعات مناسبة من المحفز MnO2 و PAA (2٪) ، تتراوح بين 0-2 جم L^-1 و 0-150 جزء في المليون ، على التوالي. أجريت جميع التفاعلات عند درجة حموضة محيطية محايدة وضغط جوي ودرجة حرارة الغرفة (22 ± 1 درجة مئوية).
عن طريق الموجات فوق الصوتية ، تم زيادة مساحة سطح المحفز مما أدى إلى مساحة سطح أكبر 4 أضعاف مع عدم وجود تغيير في الهيكلية. تمت زيادة ترددات الدوران (TOF) من 7 × 10^-3 إلى 12.2 × 10^-3 دقيقه^-1، بالمقارنة مع العملية الصامتة. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم الكشف عن أي ترشيح كبير للمحفز. أظهرت أكسدة الفينول متساوية الحرارة بتركيزات منخفضة نسبيا من الكواشف معدلات إزالة عالية من الفينول (تصل إلى 89٪) في ظروف معتدلة. بشكل عام ، سرعت الموجات فوق الصوتية عملية الأكسدة خلال أول 60 دقيقة (70٪ من إزالة الفينول مقابل 40٪ أثناء العلاج الصامت).
توصية الجهاز:
UP400S
المرجع / ورقة البحث:
روخينا ، إ. ف. ؛ ماكاروفا ، ك. ؛ لاهتينن ، م. ؛ جولوفينا ، إ. أ. ؛ فان آس ، ه. Virkutyte، J. (2013): MnO بمساعدة الموجات فوق الصوتية₂ تحفيز التحلل المتجانس لحمض البيراسيتيك لتحلل الفينول: تقييم كيمياء العمليات والحركية. مجلة الهندسة الكيميائية 221 ، 2013. 476–486.

الفينول: أكسدة الفينول باستخدام RuI₃ كمحفز

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
الأكسدة المائية غير المتجانسة للفينول على RuI₃ مع بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂: الأكسدة التحفيزية للفينول (100 جزء في المليون) على RuI₃ كمحفز تمت دراسته في مفاعل زجاجي سعة 100 مل مزود بمحرك مغناطيسي وجهاز تحكم في درجة الحرارة. تم تقليب خليط التفاعل بسرعة 800 دورة في الدقيقة لمدة 1-6 ساعات لتوفير خلط كامل للتوزيع المنتظم والتعليق الكامل لجزيئات المحفزات. لم يتم إجراء أي تحريك ميكانيكي للمحلول أثناء صوتنة بسبب الاضطراب الناجم عن تذبذب فقاعة التجويف وانهياره ، مما يوفر لنفسه خلطا فعالا للغاية. تم إجراء تشعيع بالموجات فوق الصوتية للحل باستخدام محول طاقة بالموجات فوق الصوتية UP400S مزود بالموجات فوق الصوتية (ما يسمى صوتنة من نوع المسبار) ، قادر على العمل إما بشكل مستمر أو في وضع النبض بتردد ثابت يبلغ 24 كيلو هرتز وخرج طاقة أقصى يبلغ 400 واط.
للتجربة ، روي غير المعالج₃ كمحفز (0.5-2 مل^-1) كمعلق لوسط التفاعل مع إضافة H2O2 التالية (30٪ ، تركيز في حدود 200-1200 جزء في المليون).
وجد Rokhina et al. في دراستهم أن التشعيع بالموجات فوق الصوتية لعب دورا بارزا في تعديل الخصائص التركيبية للمحفز ، مما أدى إلى إنتاج بنية صغيرة يسهل اختراقها بمساحة سطح أعلى نتيجة لتجزئة جزيئات المحفز. علاوة على ذلك ، كان له تأثير ترويجي ، حيث منع تكتل جزيئات المحفز وتحسين إمكانية وصول الفينول وبيروكسيد الهيدروجين إلى المواقع النشطة للمحفز.
تعزى الزيادة المزدوجة في كفاءة العملية بمساعدة الموجات فوق الصوتية مقارنة بعملية الأكسدة الصامتة إلى تحسين السلوك التحفيزي للمحفز وتوليد الأنواع المؤكسدة مثل • OH و • HO2 و • I₂ عن طريق انقسام الروابط الهيدروجينية وإعادة تركيب الجذور.
توصية الجهاز:
UP400S
المرجع / ورقة البحث:
روخينا ، إ. ف. ؛ لاهتينن ، م. ؛ نولتي ، إم سي إم ؛ Virkutyte، J. (2009): الروثينيوم غير المتجانس بمساعدة الموجات فوق الصوتية حفز أكسدة بيروكسيد الرطب من الفينول. الحفز التطبيقي ب: البيئي 87 ، 2009. 162– 170.

جزيئات Ag / ZnO المغلفة ب PLA

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
طلاء PLA لجزيئات Ag / ZnO: تم تحضير الجسيمات الدقيقة وشبه الدقيقة من Ag / ZnO المطلية ب PLA بواسطة تقنية تبخير مذيب مستحلب الزيت في الماء. تم تنفيذ هذه الطريقة بالطريقة التالية. أولا ، تم إذابة 400 ملغ من البوليمر في 4 مل من الكلوروفورم. وكان تركيز البوليمر الناتج في الكلوروفورم 100 ملغم/مل. ثانيا ، تم استحلاب محلول البوليمر في محلول مائي لأنظمة خافضة للتوتر السطحي مختلفة (عامل استحلاب ، PVA 8-88) تحت التحريك المستمر مع الخالط بسرعة تحريك تبلغ 24000 دورة في الدقيقة. تم تقليب الخليط لمدة 5 دقائق وخلال هذه الفترة تم تبريد مستحلب التشكيل بالثلج. كانت النسبة بين محلول الماء من الفاعل بالسطح ومحلول الكلوروفورم من PLA متطابقة في جميع التجارب (4: 1). في وقت لاحق ، تم الحصول على مستحلب فائق صوتي بواسطة جهاز من نوع مسبار بالموجات فوق الصوتية UP400S (400W ، 24kHz) لمدة 5 دقائق في دورة 0.5 والسعة 35 ٪. أخيرا ، تم نقل المستحلب المحضر إلى دورق Erlenmeyer ، وتقليبه ، وتم تبخير المذيب العضوي من المستحلب تحت ضغط منخفض مما يؤدي في النهاية إلى تكوين تعليق الجسيمات. بعد إزالة المذيبات ، تم طرد التعليق بالطرد المركزي ثلاث مرات لإزالة المستحلب.
توصية الجهاز:
UP400S
المرجع / ورقة البحث:
كوتشارتشيك ، ب. ؛ سيدلاريك ، ف. ؛ ستلوكال ، ب. ؛ بازانت ، ب. ؛ كوتني ، م. ؛ جريجوروفا ، أ. ؛ كروه ، د. ؛ Kuritka، I. (2011): بولي (L- حمض اللبنيك) المغلفة الميكروويف توليفها جزيئات مضادة للبكتيريا الهجين. نانوكون 2011.

مركب بوليانيلين

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
تحضير مركب نانو بوليانيلين (SPAni) المخدر ذاتيا (SC-WB)
لتحضير مركب SPAni المائي ، تم تخفيف 0.3 غرام SPAni ، الذي تم تصنيعه باستخدام البلمرة في الموقع في وسط ScCO2 ، بالماء وصوتيته لمدة دقيقتين بواسطة خالط بالموجات فوق الصوتية 1000W UIP1000hd. بعد ذلك ، تم تجانس منتج التعليق بإضافة مصفوفة تصليب مائية 125 غرام لمدة 15 دقيقة وتم تنفيذ الصوتنة النهائية في درجة الحرارة المحيطة لمدة 5 دقائق.
توصية الجهاز:
UIP1000hd
المرجع / ورقة البحث:
باقر زاده، م.ر. موسافينيجاد ، ت. أكبر نجاد ، إي ؛ غنبارزاده ، أ. (2013): الأداء الوقائي لطلاء الإيبوكسي المائي الذي يحتوي على مادة نانوبوليانيلين ذاتية التخدير ذاتية التخدير من ScCO2. 2013.

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات: التحلل الكيميائي للنفثالين والأسينافثيلين والفينانثرين

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
من أجل التحلل الكيميائي للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) النفثالين والأسينافثيلين والفينانثرين في الماء ، تم صوتنة مخاليط العينات عند 20 درجة مئوية و 50 ميكروغرام / لتر من كل PAH مستهدف (150 ميكروغرام / لتر من إجمالي التركيز الأولي). تم تطبيق الموجات فوق الصوتية بواسطة الموجات فوق الصوتية من نوع القرن UP400S (400W ، 24kHz) ، والتي هي قادرة على العمل إما في وضع مستمر أو في وضع النبض. تم تجهيز جهاز الصوتيان UP400S بمسبار من التيتانيوم H7 بطرف قطره 7 مم. أجريت التفاعلات في وعاء تفاعل زجاجي أسطواني سعة 200 مل مع قرن من التيتانيوم مثبت أعلى وعاء التفاعل ومختوم باستخدام حلقات O وصمام تفلون. تم وضع وعاء التفاعل في حمام مائي للتحكم في درجة حرارة العملية. لتجنب أي تفاعلات كيميائية ضوئية ، تم تغطية الوعاء بورق الألمنيوم.
أظهرت نتائج التحليل أن تحويل PAHs يزداد مع زيادة مدة الصوتنة.
بالنسبة للنفثالين ، زاد التحويل بمساعدة الموجات فوق الصوتية (ضبط طاقة الموجات فوق الصوتية على 150 واط) من 77.6٪ تم تحقيقه بعد 30 دقيقة. صوتنة إلى 84.4٪ بعد 60 دقيقة. صوتنة.
بالنسبة إلى acenaphthylene ، زاد التحويل بمساعدة الموجات فوق الصوتية (ضبط طاقة الموجات فوق الصوتية على 150 واط) من 77.6٪ تم تحقيقه بعد 30 دقيقة. صوتنة مع 150W قوة الموجات فوق الصوتية إلى 84.4٪ بعد 60 دقيقة. صوتنة مع الموجات فوق الصوتية 150W زادت من 80.7 ٪ تحققت بعد 30 دقيقة. صوتنة مع 150W قوة الموجات فوق الصوتية إلى 96.6 ٪ بعد 60 دقيقة. صوتنة.
بالنسبة للفينانثرين ، زاد التحويل بمساعدة الموجات فوق الصوتية (ضبط طاقة الموجات فوق الصوتية على 150 واط) من 73.8٪ تم تحقيقه بعد 30 دقيقة. صوتنة إلى 83.0٪ بعد 60 دقيقة. صوتنة.
لتعزيز كفاءة التحلل ، يمكن استخدام بيروكسيد الهيدروجين بشكل أكثر كفاءة عند إضافة أيون الحديدوز. وقد تبين أن إضافة الأيونات الحديدية لها تأثيرات تآزرية تحاكي تفاعلا شبيها بالفنتون.
توصية الجهاز:
UP400S مع H7
المرجع / ورقة البحث:
بسيلاكيس ، إي ؛ جولا ، ج. ؛ كالوجيراكيس ، ن. Mantzavinos، D. (2004): تدهور الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في المحاليل المائية عن طريق التشعيع بالموجات فوق الصوتية. مجلة المواد الخطرة B108 ، 2004. 95–102.

إزالة طبقة أكسيد من ركائز

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
لتحضير الركيزة قبل زراعة أسلاك CuO النانوية على ركائز النحاس ، تمت إزالة طبقة الأكسيد الجوهرية على سطح النحاس عن طريق الموجات فوق الصوتية للعينة في حمض الهيدروكلوريك 0.7 متر لمدة 2 دقيقة باستخدام Hielscher UP200S. تم تنظيف العينة بالموجات فوق الصوتية في الأسيتون لمدة 5 دقائق لإزالة الملوثات العضوية ، وشطفها جيدا بالماء منزوع الأيونات (DI) ، وتجفيفها في الهواء المضغوط.
توصية الجهاز:
UP200S أو UP200St
المرجع / ورقة البحث:
ماشوك ، م. ؛ يو ، ك. تسوي ، س. ؛ ماو ، س. ؛ لو ، ج. ؛ Chen، J. (2012): تعديل خصائص استشعار الغاز لأسلاك CuO النانوية من خلال إنشاء تقاطعات p−n منفصلة نانوية الحجم على أسطحها. المواد التطبيقية ACS & واجهات 4 ، 2012. 4192−4199.

تجارب قياس الفولتامي

تطبيق بالموجات فوق الصوتية:
لتجارب قياس الفولتاميتري المعززة بالموجات فوق الصوتية ، تم استخدام جهاز الموجات فوق الصوتية Hielscher 200 واط UP200S المجهز ببوق زجاجي (طرف قطره 13 مم). تم تطبيق الموجات فوق الصوتية بكثافة 8 واط / سم^–2.
نظرا لبطء معدل انتشار الجسيمات النانوية في المحاليل المائية والعدد الكبير من مراكز الأكسدة والاختزال لكل جسيم نانوي ، تهيمن تأثيرات الامتزاز على قياس الفولتاميتري المباشر لمرحلة المحلول للجسيمات النانوية. من أجل الكشف عن الجسيمات النانوية دون تراكم بسبب الامتزاز ، يجب اختيار نهج تجريبي مع (i) تركيز عال بما فيه الكفاية من الجسيمات النانوية ، (ii) أقطاب كهربائية صغيرة لتحسين نسبة الإشارة إلى الأرض الخلفية ، أو (iii) نقل الكتلة بسرعة كبيرة.
لذلك ، استخدم McKenzie et al. (2012) الموجات فوق الصوتية للطاقة لتحسين معدل النقل الجماعي للجسيمات النانوية نحو سطح القطب بشكل كبير. في الإعداد التجريبي ، يتعرض القطب مباشرة للموجات فوق الصوتية عالية الكثافة بمسافة 5 مم من القطب إلى القرن و 8 واط / سم^–2 شدة صوتنة مما أدى إلى التحريض وتنظيف التجويف. نظام أكسدة واختزال اختباري ، اختزال إلكترون واحد ل Ru (NH3)₆³⁺ في الماء 0.1 M KCl ، تم استخدامه لمعايرة معدل النقل الجماعي الذي تم تحقيقه في ظل هذه الظروف.
توصية الجهاز:
UP200S أو UP200St
المرجع / ورقة البحث:
ماكنزي ، ك. ج. ؛ Marken، F. (2001): الكيمياء الكهربائية المباشرة للجسيمات النانوية Fe2O3 في محلول مائي وامتصاصها على أكسيد الإنديوم المخدر بالقصدير. الكيمياء التطبيقية البحتة ، 73/ 12 ، 2001. 1885-1894.

Sonicators للتفاعلات Sonochemical من المختبر إلى النطاق الصناعي

Hielscher يقدم مجموعة كاملة من الموجات فوق الصوتية من الخالط مختبر المحمولة تصل إلى صوتيات الصناعية الكاملة لتيارات كبيرة الحجم. جميع النتائج التي تحققت على نطاق صغير أثناء الاختبار ، R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. صوتيات Hielscher هي موثوقة وقوية وبنيت لعملية 24/7.
اسألنا عن كيفية تقييم العملية وتحسينها وتوسيع نطاقها! يسعدنا مساعدتك خلال جميع المراحل – من الاختبارات الأولى وتحسين العملية إلى التثبيت في خط الإنتاج الصناعي الخاص بك!