Hajelscher ultrazvuk tehnologije

Sonokatalizza – Ultrazvučno Assisted katalizu

Ultrasonication utječe na katalizator reaktivnost tijekom kataliza po pojačan mase-transfer i unos energije. U heterogenim kataliza, gdje je katalizator nalazi u drugoj fazi na reaktanti, ultrazvučno disperzija povećava površina dostupna reaktanata.

Pozadina katalizu

Kataliza je proces u kojem je stopa od kemijske reakcije se povećava (Ili smanjuje) pomoću katalizatora. Proizvodnju mnogih kemikalija uključuje katalizu. Uticaja na brzinu reakcije ovisi o učestalosti kontakt reaktanata u koraku stopa koje određuju. U principu, katalizatori povećati brzinu reakcije i smanjiti energija aktivacije pružajući alternativu reakcija put na proizvod reakcije. Za ovaj katalizatora reaguju sa jednim ili više reaktanata da formiraju intermedijeri da naknadno dati konačni proizvod. Potonji korak regeneriše katalizator. po spuštanje energija aktivacijeViše molekularne sudara imaju energije potrebne da se postigne tranziciju države. U nekim slučajevima katalizatori se koriste promjenu selektivnost od kemijske reakcije.

Dijagram ilustrira učinak katalizatora u hemijskoj reakciji X + Y proizvoditi Z u dijagram na desno ilustrira učinak katalizatora u hemijskoj reakciji X + Y za proizvodnju Z. katalizatora osigurava alternativni put (zeleno) sa nižim aktiviranje Energy Ea.

Efekti Ultrasonication

Akustična talasna dužina se širi od pristupačne. 110 do 0.15 mm za frekvencije između 18kHz i 10MHz. Ovo je značajno iznad molekularne dimenzije. Iz tog razloga, nema direktnog Spoka akustickog polja sa molekulama hemijske vrste. Efekti ultrasonicacije su veliki stepen, rezultat Ultrazvučna kavitacija u tečnosti. Stoga, ultrazvučno pomoć kataliza zahtijeva barem jedan reagens biti u tečne faze. Ultrasonication doprinosi heterogene i homogene katalize na mnogo načina. Individualni efekti mogu se promovirati ili smanjiti prilagođavanje ultrazvučni amplitude i pritisak tečnosti.

Ultrazvučni Disperzivni i Emulziranje

Hemijske reakcije vezane za reagense i katalizator više od jedne faze (heterogena katalizatora) ograničene su na faznu granicu, jer je ovo jedino mjesto gdje je i katalizator prisutan. Izlaganje reagensa i katalizatora je ključni faktor za mnoge multi-fazni kemijske reakcije. Iz tog razloga, specifična površina od granice faze postaje uticajan za hemijsku stopu reakcije.

Grafički pokazuje korelaciju između veličine čestica i površineUltrasonication je vrlo efikasno sredstvo za disperzija čvrstih čestica i za emulgovanja tečnosti. Smanjenjem veličine čestica, ukupna površina fazne granice raste u isto vrijeme. Grafikon na lijevoj pokazuje povezanost između veličine i površinskog područja u slučaju sfernih čestica ili kapljica (Kliknite za veći prikaz!). Kako se površina fazne granice povećava, kao i brzina hemijske reakcije. Za mnoge materijale Ultrasonične šupljenje može napraviti čestice i kapljice vrlo fine veličina – često znatno ispod 100 nanometara. Ako je disperzija ili emulzija postaje barem privremeno stabilan, primjena Ultrazvuk se može tražiti samo u početnoj fazi kemijske reakcije. Inline ultrazvučnog reaktora za početno miješanje reagensa i katalizatora mogu generirati fine čestice veličine / kapljice u vrlo kratkom vremenu i uz veliki protok. To se može primijeniti čak i visoko viskozne medije.

Masovna transfer

Kada Reagensi reaguju na faznom granici, proizvodi hemijske reakcije se akumuliraju na površini kontakta. Ovo blokira druge molekule reagensa koja je interno postupali na granici. Mehanicke shearske snage uzrokovane šupljim mlaznjakom i Akustični rezultat u turbulentnom protoku i materijalnom transportu od i do čestica ili pada. U slučaju kapljice, High Shear može voditi do koalescence i naknadne formiranja novih kapljica. Kako kemijska reakcija napreduje tokom vremena, ponavljajuće sonicaciju, npr. dvofaza ili urekivanje, možda će biti potrebno da maksimalno izlaganje reagensa.

unos energije

Ultrazvučna kavitacija je jedinstven način da se stavio energiju u hemijske reakcije. Kombinacija velike brzine tečnih avione, pod visokim pritiskom (>1000atm) i visoke temperature (>5000K), ogromne grijanje i hlađenje stope (>109KS-1) Javljaju se lokalno koncentriran u implosive kompresije cavitational mjehurića. Kenneth Suslick says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Povećanje reaktivnost

Cavitational erozije na površinama čestica stvara unpassivated, visoko reaktivna površina. Kratkotrajan visokim temperaturama i pritiscima doprinose molekularne razgradnje i povećanje reaktivnost mnogih kemijskih vrsta. Ultrazvučno zračenje se može koristiti u pripremi katalizatora, npr za proizvodnju agregata čestica fine veličine. Ovo stvara amorfna katalizatora čestice visoke specifične površine području. Zbog ovog agregata strukture, kao katalizatori može biti odvojen od reakcije proizvoda (i.e. filtriranjem).

Ultrazvučno čišćenje

Često katalizacija uključuje neželjene proizvode, kontaminacije ili nečistoće u reagensima. To može dovesti do degradacije i isfuranja na površinu čvrstih katalizira. Fouling smanjuje izložene površine katalizatora i time smanjuje efikasnost. Ne treba ukloniti ni tokom procesa niti u intervalima recikliranja koristeći druge hemijske procese. Ultrasonicacija je efektivna sredstva da čisti katalizatori ili pomoći procesu recikliranja katalizator. Ultrazvučno čišćenje je vjerojatno najčešći i poznata primjena ultrazvuka. Je povredom cavitational tečnih avione i šok valovi do 104atm može stvoriti lokaliziranim sile smicanja, eroziju i površine pitting. Za čestice fine veličine, sudari velike brzine između čestica dovesti na površinu erozije, pa čak i brušenje i glodanje. Ovi sudari mogu izazvati lokalne temperature utjecaj prolazne od cca. 3000K. Suslick pokazali, da ultrasonication učinkovito uklanja površinski oksid premaza. Uklanjanje takvih pasivizirajući premaza dramatično poboljšava reakciju stope za široku paletu reakcije (Suslick 2008). Primjena ultrazvuka pomaže da se smanji problem Zaprljanost čvrste rasuti katalizator tijekom kataliza i doprinosi za čišćenje tijekom procesa recikliranja katalizator.

Primjeri Ultrazvučni katalizu

Postoje brojni primjeri za ultrazvučno pomagao katalizu i za ultrazvučno pripremu heterogenih katalizatora. Preporučujemo Sonokatalizza članak Kenneth Suslick za sveobuhvatnu uvod. Hielscher opskrbljuje ultrazvučnog reaktora za pripremu katalizatora ili kataliza, kao što je katalitičke transesterifikacije za proizvodnju methylesters (i.e. masne metilestera = biodizel).

Ultrazvučni Oprema za Sonocatalysis

Ultrazvučno Reactor sa 7 x 1kW ultrazvučnog procesora UIP1000hdHielscher proizvodi ultrazvučni uređaji za upotrebu u bilo kojem nivou i za različite procese. Ovo uključuje Lab sonication u malim bočicama, kao i industrijskih reaktora i ćelije protok. Za početni test proces u laboratoriju skali UP400S (400 W) je vrlo pogodan. Može se koristiti za batch procese, kao i za inline sonication. Za testiranje i optimizacija procesa pred razmjera, mi preporučujemo da koristite UIP1000hd (1000 W), Jer jedinice je vrlo prilagodljiv i rezultati kon biti uvećana linearno na bilo većeg kapaciteta. Za proizvodnju pune skale nudimo ultrazvučnih uređaja do 10kW i 16kW ultrazvučne energije. Klasteri nekoliko takvih jedinica imaju veliku prerađivačke kapacitete.

Mi ćemo biti drago da podrži vaše testiranje procesa, optimizaciji i scale up. Razgovarajte s nama oko odgovarajuću opremu ili posjetite naš proces laboratorija.

Zatražite više informacija!

Popunite ovaj formular da biste zahtijevali više informacija o sonokatalizjoj i ultrasonički pomoćnom katalizatora.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Literatura o Sonocatalysis ultrazvučno Assisted katalizu

Suslick, K. S .; Didenko, Y .; Fang, M. M .; Hyeon, T .; Kolbeck, K. J .; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M .; Wong, M. (1999): Akustične kavitacije i njegov kemijski posljedice, u: Phil. Trans. Roy. Soc. A 1999, 357, 335-353.

Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): "Sonocatalysis" U Priručnik heterogenih katalizu, vol. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, ​​J., ur .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, str 2006-2017..