Sonochemické reakce a syntéza

Sonochemistry je použití ultrazvuku se chemických reakcí a procesů. Mechanismus způsobující sonochemická účinky v kapalinách je jev akustické kavitace.

Hielscher ultrazvukové laboratorní a průmyslové přístroje se používají v široké škále sonochemických procesů. Ultrazvuková kavitace zesiluje a urychluje chemické reakce, jako je syntéza a katalyzóza.

sonochemická Reakce

Následující sonochemická účinky mohou být pozorovány v chemických reakcí a procesů:

  • zvýšení rychlosti reakce
  • zvýšení reakce výstupu
  • efektivnější využití energie
  • sonochemická metody pro přepínání reakčního postupu
  • Zlepšení výkonu katalyzátorů fázového přenosu
  • vyhýbání se katalyzátorů fázového přenosu
  • použití surových nebo technických činidel
  • aktivace kovů a pevných látek
  • zvýšení reaktivity činidel nebo katalyzátorů (Kliknutím zde se dozvíte více o ultrazvukem asistované katalýze).
  • zlepšení syntézy částic
  • povlak nanočástic

Žádost o informace





Ultrazvukové homogeizátory instalované jako klastr 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 ultrazvukových homogenizátorů model UIP1000hdT (7x 1kW ultrazvukový výkon) instalovaný jako klastr pro sonochemické reakce v průmyslovém měřítku.

Výhody ultrazvukem zesílených chemických reakcí

Ultrazvukem podporované chemické reakce jsou zavedenou technikou intenzifikace procesu v oblasti chemické syntézy a zpracování. Využitím síly ultrazvukových vln nabízejí tyto reakce řadu výhod oproti konvenčním metodám, zlepšují chemickou katalýzu a syntézu. Turbo-rychlé konverzní poměry, vynikající výnosy, zvýšená selektivita, zlepšená energetická účinnost a snížený dopad na životní prostředí jsou hlavními výhodami sonochemických reakcí.

Tabulka úder ukazuje některé významné výhody ultrazvukem podporované reakce vs konvenční chemické reakce:

 

reakce Reakční doba
Konvenční
Reakční doba
ultrazvuk
výnos
Konvenční (%)
výnos
Ultrazvuk (%)
Diels-Alderova cyklizace 35 h 3,5 h 77.9 97.3
Oxidace indanu na indan-1-on 3 h 3 h méně než 27% 73%
Redukce methoxyaminosilanu žádná reakce 3 h 0% 100%
Epoxidace nenasycených mastných esterů s dlouhým řetězcem 2 h 15 minut 48% 92%
Oxidace arylalkanů 4 h 4 h 12% 80%
Michaelovo přidání nitroalkanů k monosubstituovaným α,β-nenasyceným esterům 2 dny 2 h 85% 90%
Oxidace manganistanu oktanového čísla 2-olu 5 h 5 h 3% 93%
Syntéza chalkonů kondenzací CLaisen-Schmidt 60 minut 10 minut 5% 76%
UIllmannova vazba 2-jodonitrobenzenu 2 h 2H méně opálení 1,5% 70.4%
Přeformátovací reakce 12h 30 minut 50% 98%

Ultrazvukové kavitace v kapalinách

Kavitace, to je tvorba, růst a implozivní kolaps bublin v kapalině. Kavitální kolaps vytváří intenzivní lokální vytápění (~ 5000 K), vysoké tlaky (~ 1000 atm) a obrovské rychlosti ohřevu a chlazení (>109 K / s) a proudu proudění kapaliny (~ 400 km / h). (Suslick 1998).

Kavitace pomocí UIP1000hd:

Toto video ukazuje ultrazvukové / akustické kavitace ve vodě - generované Hielscher UIP1000. Ultrazvuková kavitace se používá pro mnoho kapalných aplikací.

Ultrazvuková kavitace v kapalinách pomocí UIP1000

Miniatura videa

Kavitační bubliny jsou vakuové bubliny. Vakuum je vytvořen rychle se pohybujících povrchu na jedné straně a inertní kapalině, na straně druhé. Výsledné rozdíly tlaku, slouží k překonání soudržnosti a adhezní síly v kapalině.

Kavitace lze vyrábět různými způsoby, například Venturiho trysky, vysokotlaké trysky, vysoká rychlost rotace nebo ultrazvukovými snímači. Ve všech těchto systémech vstupní energie se přemění na tření, turbulencí, vlny a kavitaci. Část vstupní energie, která je přeměněna na kavitaci závisí na několika faktorech, popisující pohyb kavitační zařízení vytvářejícího v kapalině.

Intenzita akcelerace je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících efektivní přeměnu energie do kavitace. Vyšší akcelerace vytváří vyšší rozdíly tlaku. To zase zvyšuje pravděpodobnost vzniku vakua bublinek místo vzniku vln šířících skrze kapalinu. To znamená, že čím vyšší je zrychlení, tím vyšší je podíl energie, která je transformována do kavitace. V případě ultrazvukových snímačů, je intenzita zrychlení je popsán amplitudy kmitání.

Vyšší amplitudy vedou k účinnější tvorbě kavitace. Průmyslová zařízení společnosti Hielscher Ultrasonics mohou vytvářet amplitudy až 115 μm. Tyto vysoké amplitudy umožňují vysoký převodový poměr, což umožňuje vytvářet vysokou hustotu energie až do 100 W / cm³.

Kromě intenzity, kapalina by měly být urychleny na způsob, jak vytvořit minimální ztráty, pokud jde o turbulence, tření a generování vln. Za tím účelem je optimální způsob, jak je jednostranný směr pohybu.

Je známo, že ultrazvuku zlepšuje transesterifikační reakce, čímž dává např. vyšší methylestery a polyoly. Hielscher Ultrasonics vyrábí průmyslové ultrazvukové sondy a reaktory pro vysoké výkony.

Ultrazvukový reaktor s 16 000 watty pro sonochemicky vylepšenou inline transesterifikaci.

Ultrazvuk se používá z důvodu jeho účinků v procesech, jako je například:

  • příprava aktivovaných kovů redukcí solí kovů
  • generace aktivovaných kovů ultrazvuku
  • sonochemická syntéza částic srážením kovů (Fe, Cr, Mn, Co) oxidy, např pro použití jako katalyzátory
  • impregnace kovů nebo halogenidy kovů na nosičích
  • příprava aktivovaných kovových roztoků
  • reakce zahrnující kovy pomocí in situ generovaný Organoprvkové druhů
  • reakce zahrnující nekovových pevné látky
  • krystalizace a srážení kovů, slitin, zeolithes a jiných pevných látek
  • modifikaci morfologie povrchu a velikosti částic o vysoké rychlosti kolize mezičásticově
    • tvorba amorfních nanostrukturovaných materiálů, včetně s vysokým specifickým povrchem přechodové kovy, slitiny, karbidy, oxidy a koloidů
    • aglomerace krystalů
    • vyhlazování a odstranění povlaku oxidu pasivační
    • mikromanipulace (frakcionace) malých částic
  • disperze pevných látek
  • příprava koloidů (Ag, Au, Q-velké CdS)
  • interkalace hodnocení molekul do hostitelských anorganické vrstevnaté pevných látek
  • sonochemie polymerů
    • degradace a modifikace polymerů
    • Syntéza polymerů
  • sonolysis organických znečišťujících látek ve vodě

sonochemická Equipment

Většina z uvedených sonochemická procesy lze dovybavit pracovat inline. Budeme rádi pomůžeme při výběru sonochemická zařízení pro vaše potřeby zpracování. Pro výzkum a testování procesů doporučujeme naše laboratorní zařízení nebo Sada UIP1000hdT,

Pokud je to nutné, FM a ATEX ultrazvukové zařízení a reaktorů (např. UIP1000-Exd), Jsou k dispozici pro použití ultrazvuku hořlavých chemikálií a formulací přípravků v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Ultrazvukové kavitace Změny Ring-Otevření Reakce

Ultrazvuku je alternativní mechanismus na teplo, tlak, světlo nebo elektřiny pro iniciaci chemické reakce. Jeffrey S. MooreCharles R. Hickenboth a jejich tým at the Chemie fakulty na University of Illinois v Urbana-Champaign použité ultrazvukové energie pro spuštění a manipulovat s otevřením kruhu reakce. Pod použití ultrazvuku, chemické reakce, generované výrobky odlišné od těch předpokládaných orbitální symetrie pravidel (Nature 2007, 446, 423). Skupina spojeny mechanicky citlivé 1,2-disubstituované benzocyclobutene isomery se dvěma polyethylenglykolových zbytků, použity ultrazvukové energie, a analyzoval sypkých řešení pomocí C13 nukleární magnetické rezonance. Spektra ukazují, že jak cis a trans izomery poskytují stejnou produkt s otevřeným řetězcem, ten, očekávané od trans-isomeru. Zatímco tepelná energie způsobuje náhodný Brownův pohyb reaktantů, mechanická energie ultrazvuku poskytuje směrem k atomové pohyby. Proto kavitačné účinky efektivně řídit energii napínal molekuly, přetváří potenciální povrchová energie.

Ultrazvuku zlepšuje syntézu nanočástic zdola nahoru.

Sonda typu ultrasonicators jako UP400St zintenzivnit syntézu nanočástic. Sonochemická cesta je jednoduchá, účinná, rychlá a pracuje s netoxickými chemikáliemi za mírných podmínek.

Vysoce výkonné ultrasonicators pro sonochemii

Hielscher Ultrasonics dodává ultrazvukové procesory pro laboratoř a průmysl. Všechny Hielscher ultrasonicators jsou velmi výkonné a robustní ultrazvukové stroje a postavené pro nepřetržitý provoz 24/7 při plném zatížení. Digitální ovládání, programovatelná nastavení, monitorování teploty, automatické protokolování dat a dálkové ovládání prohlížeče jsou jen některé z funkcí Hielscher ultrasonicators. Navrženo pro vysoký výkon a pohodlné ovládání, uživatelé oceňují bezpečnou a snadnou manipulaci s Hielscher Ultrasonics zařízení. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory poskytují amplitudy až 200 μm a jsou ideální pro těžké aplikace. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.


Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.