Сонохимични реакции и синтез

Sonochemistry е прилагането на ултразвук, за да химичните реакции и процеси. Механизмът причинява sonochemical ефекти в течности е феноменът на акустични кавитация.

Hielscher ултразвукови лабораторни и индустриални устройства се използват в широк спектър от сосохимични процеси. Ултразвукова кавитация усилва и ускорява химични реакции като синтез и катализата.

Sonochemical реакции

Следните sonochemical ефекти могат да се наблюдават в химични реакции и процедури:

  • увеличаване на скоростта на реакция
  • увеличаване на реакционната изход
  • по-ефективно използване на енергията
  • sonochemical методи за превключване на реакционната пътека
  • подобряване на постиженията на катализатори фаза
  • избягване на катализатори фаза
  • използване на сурови или технически реагенти
  • активиране на метали и твърди
  • повишаване на реактивността на реактиви и катализатори (кликнете тук за да прочетете повече за ултразвуково подпомага катализа)
  • подобряване на синтеза на частиците
  • покритие на наночастици

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвукови хомогенизатори, инсталирани като клъстер от 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 ултразвукови хомогенизатора на модел UIP1000hdT (7x 1kW ултразвукова мощност), инсталирана като клъстер за сонохимични реакции в промишлен мащаб.

Предимства на ултразвуково интензифицирани химични реакции

Ултразвуково насърчавани химични реакции са установена техника на интензификация на процеса в областта на химичния синтез и обработка. Чрез използване на силата на ултразвуковите вълни, тези реакции предлагат многобройни предимства пред конвенционалните методи, подобрявайки химическата катализа и синтез. Турбо-бързите коефициенти на преобразуване, отличните добиви, повишената селективност, подобрената енергийна ефективност и намаленото въздействие върху околната среда са основните предимства на сонохимичните реакции.

Ударът на таблицата показва някои видни предимства на ултразвуково насърчавана реакция срещу конвенционални химични реакции:

 

РеакцияВреме за реакция
Конвенционалните
Време за реакция
ултразвук
отстъпвам
Конвенционални (%)
отстъпвам
Ултразвук (%)
Циклизация на Диелс-Алдер35 ч3,5 ч77.997.3
Окисляване на индан до индан-1-он3 ч3 чпо-малко от 27%73%
Намаляване на метоксиаминосиланняма реакция3 ч0%100%
Епоксидация на дълговерижни ненаситени мастни естери2 ч15 минути48%92%
Окисляване на арилалкани4 ч4 ч12%80%
Майкъл добавяне на нитроалкани към монозаместени α,β-ненаситени естери2 дни2 ч85%90%
Перманганатно окисление на 2-октанол5 ч.5 ч.3%93%
Синтез на халкони чрез кондензация на CLaisen-Schmidt60 минути10 минути5%76%
UIllmann свързване на 2-йодонитробензен2 ч2Hпо-малко тен 1,5%70.4%
Reformatsky реакция12ч30 мин.50%98%

Ултразвукова кавитация в течности

Кавитация, това е образуването, растежа и имплозивния колапс на мехурчетата в течност. Кавитационният колапс предизвиква интензивно локално нагряване (~ 5000 К), високи налягания (~ 1000 атм) и огромни темпове на отопление и охлаждане (>109 K / sec) и потоци от течни струи (~ 400 km / h). (Сушлик 1998)

Кавитация с помощта на UIP1000hd:

Това видео показва ултразвукова / акустична кавитация във вода - генерирана от Hielscher UIP1000. Ултразвукова кавитация се използва за много течни приложения.

Ултразвукова кавитация в течности, използващи UIP1000

Миниатюра на видео

Кавитация мехурчета са мехурчета вакуум. Вакуумът се създава от бързо движещи повърхност от едната страна и инертен течен от друга. получените разлики в налягането, служат за преодоляване на силите на политиката на сближаване и сцепление в рамките на течността.

Кавитация могат да бъдат произведени по различни начини, например Вентури дюзи, дюзи с високо налягане, висока скорост на въртене или ултразвукови преобразуватели. Във всички тези системи за подаване на енергия се превръща в триене, сътресения, вълни и кавитация. Каква част от входния енергията, която се трансформира в кавитация зависи от няколко фактора, описваща движението на кавитация генериране оборудване в течността.

Интензитетът на ускорение е един от най-важните фактори, влияещи върху ефективно преобразуване на енергия в кавитация. Висше ускорение създава по-високи разлики в налягането. Това от своя страна увеличава вероятността за създаването на вакуум мехурчета вместо създаването на вълните посадъчен чрез течността. По този начин, по-висока ускорението толкова по-висока е малка част от енергията, която се превръща в кавитация. В случай на ултразвуков трансдюсер, интензитетът на ускорение е описан от амплитудата на колебание.

По-високите амплитуди водят до по-ефективно създаване на кавитация. Индустриалните устройства на Hielscher Ultrasonics могат да създадат амплитуди до 115 μm. Тези високи амплитуди позволяват високо съотношение на предаване, което от своя страна позволява да се създаде висока плътност на мощността до 100 W / cm³.

В допълнение към интензивността, течността трябва да се ускори по начин да се създаде минимални загуби по отношение на турбуленции, триенето и поколение вълна. За това, оптималния начин е едностранно посока на движение.

Известно е, че ultrasonication подобрява реакциите на трансестерификация, като по този начин дава например по-високи метилови естери и полиоли. Hielscher Ultrasonics произвежда индустриални ултразвукови сонди и реактори за високи пропускателни продукти.

Ултразвуков реактор с 16 000 вата за сонохимично засилено инлайн трансестерификация.

Блокада се използва поради неговите ефекти в процеси, като например:

  • получаване на активирани метали чрез редукция на метални соли
  • генериране на активирани метали чрез ултразвук
  • sonochemical синтез на частици чрез утаяване на метал (Fe, Cr, Mn, Co) оксиди, например за използване като катализатори
  • импрегниране на метали или метални халогениди върху опори
  • получаване на активирани метални разтвори
  • реакции, включващи метали чрез ин ситу генерирани organoelement видове
  • реакции, включващи неметални твърди
  • кристализация и утаяване на метали, сплави, zeolithes и други твърди
  • модификация на повърхността морфология и размер на частиците от висока скорост на взаимодействие сблъсъци
    • образуването на аморфни наноструктурирани материали, включително високо повърхностно преход площ метали, сплави, карбиди, оксиди и колоиди
    • агломериране на кристалите
    • изглаждане и отстраняване на Passivating оксид покритие
    • микроманипулация (фракциониране) на малки частици
  • дисперсия на твърди частици
  • Получаване на колоиди (Ag, Au, Q-големи CdS)
  • вмъкване на гостоприемни молекули в гостоприемници неорганични твърди вещества пластове
  • sonochemistry на полимери
    • деградация и модификация на полимери
    • синтеза на полимери
  • sonolysis на органични замърсители във водата

Sonochemical техника

Повечето от споменатите sonochemical процеси могат да се приспособят за работа инлайн. Ние ще се радваме да ви помогне в избора на sonochemical оборудване за вашите нужди за обработка. За изследванията и за тестване на процесите ние препоръчваме на нашите лабораторни устройства, или за UIP1000hdT комплект,

Ако е необходимо, FM и ATEX сертифициран ултразвукови устройства и реактори (например UIP1000-Exd) Са на разположение за соникация на запалими химикали и състави продукт в опасни среди.

Ултразвукова кавитация Промени отваряне пръстена Реакции

Ultrasonication е алтернативен механизъм на топлина, налягане, светлина или електричество за откриване химични реакции. Джефри S. МурЧарлз Р. Hickenboth, и техният екип в Химия факултет в Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн употребяван ултразвукова енергия за задействане и манипулират реакции пръстенни отваряне. При обработка с ултразвук, химичните реакции, генерирани продукти, различни от тези, предсказани от орбитални правила симетрия (Nature 2007, 446, 423). Групата, свързана механично чувствителни 1,2-дизаместени benzocyclobutene изомери на две вериги на полиетилен гликол, прилага ултразвукова енергия, и анализира насипни разтвори с помощта на С13 ядрено-магнитен резонанс. Спектрите показа, че двата цис- и транс-изомери осигуряват същия отворен пръстен продукт, който се очаква от транс-изомера. Докато топлинна енергия предизвиква произволно Брауново движение на реагентите, механичната енергия на ултразвук осигурява посока атомни движения. Следователно, Cavitational ефекти ефективно насочват енергията от напрежение молекулата, преоформяне потенциална енергия повърхност.

Ultrasonication подобрява синтеза отдолу нагоре на наночастиците.

Ultrasonicators тип сонда като UP400St засилва синтеза на наночастици. Сонохимичният маршрут е прост, ефикасен, бърз и работи с нетоксични химикали при леки условия.

Ултразвукови уреди с висока производителност за сонохимия

Hielscher Ultrasonics доставя ултразвукови процесори за лаборатория и индустрия. Всички ултразвукови апарати Hielscher са много мощни и здрави ултразвукови машини и изградени за непрекъсната 24 /7 работа при пълно натоварване. Цифровото управление, програмируемите настройки, следенето на температурата, автоматичното протоколиране на данните и дистанционното управление на браузъра са само няколко характеристики на ultrasonicators Hielscher. Предназначени за висока производителност и комфортна работа, потребителите ценят безопасната и лесна работа с оборудването hielscher Ultrasonics. Hielscher промишлени ултразвукови процесори доставят амплитуди до 200μm и са идеални за тежки приложения. За още по-високи амплитуди се предлагат персонализирани ултразвукови сонотродове.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:

Партида томДебитПрепоръчителни Devices
1 до 500mL10 до 200 ml / минUP100H
10 до 2000mL20 до 400 ml / минUf200 ः т, UP400St
00,1 до 20L00,2 до 4 л / минUIP2000hdT
10 до 100L2 до 10 л / минUIP4000hdT
п.а.10 до 100 L / минUIP16000
п.а.по-голямструпване на UIP16000

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да поискате допълнителна информация за ултразвукови процесори, приложения и цена. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова система, която отговаря на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Ултразвукови хомогенизатори с висока срязване се използват в лаборатория, пейка-топ, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.



Литература / Препратки


Ултразвук с висока производителност! Продуктовата гама на Hielscher обхваща пълния спектър от компактния ултразвуков апарат на лабораторията над пейка-топ единици до пълноиндустриални ултразвукови системи.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да се промишлени размери.


Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Да се свържем.