Tecnologia d'ultrasons Hielscher

Reacció sonòmica i síntesi

Sonochemistry és l'aplicació d'ultrasò a les reaccions i processos químics. El mecanisme que causa efectes sonoquímicos en líquids és el fenomen de cavitació acústica.

Laboratori d'ultrasons Hielscher i dispositius industrials s'utilitzen en una àmplia gamma de processos sonoquímica. La cavitació ultrasònica intensifica i accelera les reaccions químiques com la síntesi i la catàlisi.

Les reaccions sonochemical

Els següents efectes sonoquímicos es poden observar en les reaccions i processos químics:

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

Cavitació ultrasònica de líquids

Cavitació, és a dir, la formació, el creixement i el col·lapse implosiu de les bombolles en un líquid. El col·lapse cavitacional produeix una intensa calefacció local (~ 5000 K), altes pressions (~ 1000 atm) i enormes taxes de calefacció i refrigeració (>109 K / seg) i corrents de dolls de líquids (~ 400 km / h). (Suslick 1998)

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

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

La intensitat de l'acceleració és un dels factors més importants que influeixen la transformació eficient de l'energia en la cavitació. Major acceleració crea diferències de pressió més alta. Això al seu torn augmenta la probabilitat de la creació de buit bombolles en lloc de la creació d'ones que es propaguen a través del líquid. Per tant, com més gran és l'acceleració més gran és la fracció de l'energia que es transforma en la cavitació. En el cas d'un transductor ultrasònic, la intensitat de l'acceleració és descrit per l'amplitud d'oscil·lació.

Les amplituds superiors generen una creació més eficaç de la cavitació. Els dispositius industrials de Hielscher Ultrasonics poden crear amplituds de fins a 115 μm. Aquestes altes amplituds permeten una alta relació de transmissió de potència que al seu torn permet crear densitats d'alta potència de fins a 100 W / cm³.

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

L'ultrasò s'utilitza a causa dels seus efectes en els processos, com ara:

  • preparació de metalls activades per reducció de sals metàl·liques
  • generació de metalls activats per sonicació
  • síntesi sonoquímica de partícules per precipitació d'òxids de metalls (Fe, Cr, Mn, Co), per exemple per al seu ús com a catalitzadors
  • impregnació de metalls o halurs de metalls sobre suports
  • preparació de solucions metàl·lics activats
  • reaccions que involucren els metalls a través d'in situ generen espècies de organoelementos
  • reaccions que impliquen sòlids no metàl·lics
  • cristal·lització i precipitació de metalls, aliatges, zeolites i altres sòlids
  • modificació de la morfologia superficial i mida de partícula per col·lisions entre partícules a alta velocitat
    • formació de materials nanoestructurats amorfs, incloent alta superfície de transició àrea de metalls, aliatges, carburs, òxids i col·loides
    • aglomeració de vidres
    • suavitzat i l'eliminació del recobriment d'òxid de passivació
    • micromanipulació (fraccionament) de petites partícules
  • dispersió de sòlids
  • preparació de col·loides (Ag, Au, CdS Q de mida)
  • intercalació de molècules hoste a hoste inorgànic en capes sòlids
  • sonoquímica de polímers
    • degradació i modificació de polímers
    • síntesi de polímers
  • sonolisis dels contaminants orgànics en l'aigua

equip sonochemical

La major part dels processos esmentats sonochemical pot ser adaptat per a treballar en línia. Estarem encantats d'ajudar en l'elecció dels equips sonoquímica per a les seves necessitats de processament. Per a la investigació i per a l'assaig dels processos recomanem els nostres dispositius de laboratori o de la conjunt UIP1000hdT.

Si cal, FM i ATEX certificats dispositius i reactors d'ultrasons (per exemple, UIP1000-Ex) Estan disponibles per a la sonicació de productes químics inflamables i formulacions de productes en entorns perillosos.

Sol·licitar més informació!

Utilitzeu el formulari de sota, si voleu rebre més informació sobre els mètodes i equips sonochemical.









Tingueu en compte que Política de privacitat.


Les reaccions de cavitació ultrasònica Canvis d'obertura de l'anell

Ultrasons és un mecanisme alternatiu a la calor, pressió, llum o electricitat per iniciar les reaccions químiques. Juan, Charles R. Hickenboth, i el seu equip en el Facultat de Química de la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign potència ultrasònica utilitza per desencadenar i manipular les reaccions d'obertura d'anell. Sota tractament amb ultrasons, les reaccions químiques generen productes diferents dels previstos per les normes de simetria orbital (Natura 2007, 446, 423). El grup vinculat mecànicament sensibles isòmers benzociclobuteno 1,2-disustituidos a dues cadenes de polietilenglicol, aplicat energia ultrasònica, i es van analitzar les solucions a granel mitjançant l'ús de C13 espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear. Els espectres mostrar que tant els isòmers cis i trans proporcionen el mateix producte d'anell obert, l'esperada de l'isòmer trans. Mentre que l'energia tèrmica fa que el moviment brownià aleatori dels reactius, l'energia mecànica d'ultrasons proporciona una direcció per a moviments atòmics. Per tant, els efectes cavitacionales dirigeixen de manera eficient l'energia per l'esforç de la molècula, la remodelació de la superfície d'energia potencial.

literatura


Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4ª ed. J. Wiley & Sons: Nova York, 1998, vol. 26, 517-541.

Suslick, K. S.; Didenko, I.; Fang, M. M.; Hyeon, T.; Kolbeck, K. J.; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M.; Wong, M. (1999): La cavitació acústica i les seves conseqüències químiques, Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.