Η Sonochemistry είναι η εφαρμογή υπερήχων σε χημικές αντιδράσεις και διεργασίες. Ο μηχανισμός που προκαλεί τα ηχητικά αποτελέσματα στα υγρά είναι το φαινόμενο της ακουστικής σπηλαίωσης.

Hielscher υπερήχων εργαστήριο και βιομηχανικές συσκευές χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα των sonochemical διεργασίες. Υπερήχων Σπηλαίωση εντείνεται και επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις όπως σύνθεση και κατάλυση.

Sonochemical Αντιδράσεις

Οι ακόλουθες χημικές επιδράσεις μπορούν να παρατηρηθούν στις χημικές αντιδράσεις και διαδικασίες:

• αύξηση της ταχύτητας αντίδρασης
• αύξηση της απόδοσης αντίδρασης
• πιο αποδοτική χρήση ενέργειας
• sonochemical μεθόδους για την αλλαγή της οδού αντίδρασης
• βελτίωση των επιδόσεων των καταλυτών μεταφοράς φάσης
• αποφυγή καταλυτών μεταφοράς φάσης
• χρήση ακατέργαστων ή τεχνικών αντιδραστηρίων
• ενεργοποίηση μετάλλων και στερεών
• αύξηση της αντιδραστικότητας των αντιδραστηρίων ή των καταλυτών (κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με την υποβοηθούμενη από υπερήχους κατάλυση),
• βελτίωση της σύνθεσης των σωματιδίων
• επικάλυψη νανοσωματιδίων

Πλεονεκτήματα των υπερηχητικά εντατικοποιημένων χημικών αντιδράσεων

Υπερήχων προωθούνται χημικές αντιδράσεις είναι μια καθιερωμένη τεχνική εντατικοποίησης της διαδικασίας στον τομέα της χημικής σύνθεσης και επεξεργασίας. Αξιοποιώντας τη δύναμη των κυμάτων υπερήχων, αυτές οι αντιδράσεις προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών μεθόδων, βελτιώνοντας τη χημική κατάλυση και σύνθεση. Οι ταχύτατοι ρυθμοί μετατροπής, οι εξαιρετικές αποδόσεις, η ενισχυμένη επιλεκτικότητα, η βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση και οι μειωμένες περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι τα κύρια πλεονεκτήματα των sonochemical αντιδράσεων.

Το χτύπημα του πίνακα δείχνει μερικά σημαντικά πλεονεκτήματα της υπερηχητικά προωθούμενης αντίδρασης έναντι συμβατικών χημικών αντιδράσεων:

Υπερήχων σπηλαίωση σε υγρά

Σπηλαίωση, δηλαδή ο σχηματισμός, η ανάπτυξη και η εμφυτευτική κατάρρευση φυσαλίδων σε ένα υγρό. Η κατάρρευση των σπηλαίων προκαλεί έντονη τοπική θέρμανση (~ 5000 K), υψηλές πιέσεις (~ 1000 atm) και τεράστιους ρυθμούς θέρμανσης και ψύξης (>109 K / sec) και ρεύματα ροής υγρού (~ 400 km / h). (Σούσλικ 1998),

Σπηλαίωση χρησιμοποιώντας το Uip1000hd:

Οι φυσαλίδες σπηλαίωσης είναι φυσαλίδες κενού. Το κενό δημιουργείται από μια ταχέως κινούμενη επιφάνεια στη μία πλευρά και ένα αδρανές υγρό από την άλλη. Οι προκύπτουσες διαφορές πίεσης χρησιμεύουν για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις συνοχής και πρόσφυσης μέσα στο υγρό.

Η σπηλαίωση μπορεί να παραχθεί με διάφορους τρόπους, όπως ακροφύσια Venturi, ακροφύσια υψηλής πίεσης, υψηλή περιστροφή ταχύτητας ή υπερηχητικοί μορφοτροπείς. Σε όλα αυτά τα συστήματα, η ενέργεια εισόδου μετατρέπεται σε τριβή, στροβιλισμούς, κύματα και σπηλαίωση. Το κλάσμα της ενέργειας εισόδου που μετατρέπεται σε σπηλαίωση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες που περιγράφουν την κίνηση του εξοπλισμού παραγωγής σπηλαίων στο υγρό.

Η ένταση της επιτάχυνσης είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματική μετατροπή της ενέργειας σε σπηλαίωση. Μεγαλύτερη επιτάχυνση δημιουργεί υψηλότερες διαφορές πίεσης. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει την πιθανότητα δημιουργίας φυσαλίδων κενού αντί της δημιουργίας κυμάτων που διαδίδονται μέσω του υγρού. Έτσι, όσο υψηλότερη είναι η επιτάχυνση τόσο υψηλότερο είναι το κλάσμα της ενέργειας που μετατρέπεται σε σπηλαίωση. Στην περίπτωση ενός υπερηχητικού μορφοτροπέα, η ένταση της επιτάχυνσης περιγράφεται από το πλάτος της ταλάντωσης.

Μεγαλύτερα πλάτη έχουν ως αποτέλεσμα μια πιο αποτελεσματική δημιουργία σπηλαίωσης. Οι βιομηχανικές συσκευές της Hielscher Ultrasonics μπορούν να δημιουργήσουν πλάτη μέχρι 115 μm. Αυτά τα υψηλά πλάτη επιτρέπουν ένα λόγο μετάδοσης υψηλής ισχύος που με τη σειρά του επιτρέπει τη δημιουργία υψηλής πυκνότητας ισχύος μέχρι 100 W / cm³.

Εκτός από την ένταση, το υγρό πρέπει να επιταχυνθεί με τρόπο που να δημιουργεί ελάχιστες απώλειες όσον αφορά τις αναταράξεις, την τριβή και την παραγωγή κύματος. Γι 'αυτό, ο βέλτιστος τρόπος είναι μια μονομερής κατεύθυνση κίνησης.

Ο υπερηχογράφημα χρησιμοποιείται λόγω των επιδράσεών του σε διαδικασίες, όπως:

• παρασκευή ενεργοποιημένων μετάλλων με μείωση των μεταλλικών αλάτων
• παραγωγή ενεργοποιημένων μετάλλων με υπερήχηση
• ηχηχημική σύνθεση σωματιδίων με καθίζηση μεταλλικών (Fe, Cr, Mn, Co) οξειδίων, π.χ. για χρήση ως καταλύτες
• εμποτισμός μετάλλων ή αλογονιδίων μετάλλων σε υποστηρίγματα
• παρασκευή ενεργοποιημένων μεταλλικών διαλυμάτων
• αντιδράσεις που αφορούν μέταλλα μέσω ειδών οργανο-στοιχείων που παράγονται in situ
• αντιδράσεις που αφορούν μη μεταλλικά στερεά
• κρυστάλλωση και καθίζηση μετάλλων, κραμάτων, ζεολίθων και άλλων στερεών
• τροποποίηση της μορφολογίας της επιφάνειας και του μεγέθους των σωματιδίων με συγκρούσεις μεταξύ των σωματιδίων υψηλής ταχύτητας
  • σχηματισμός άμορφων νανοδομικών υλικών, συμπεριλαμβανομένων μεταβατικών μετάλλων μεγάλης επιφάνειας, κραμάτων, καρβιδίων, οξειδίων και κολλοειδών
  • συσσωμάτωση κρυστάλλων
  • την εξομάλυνση και την αφαίρεση της παθητικής επίστρωσης οξειδίου
  • μικροδιαμερισματοποίηση (κλασμάτωση) μικρών σωματιδίων
• διασπορά στερεών
• παρασκευή κολλοειδών (CdS μεγέθους Ag, Au, Q)
• παρεμβολή των φιλοξενούμενων μορίων σε ξενιστικά ανόργανα στρωματοποιημένα στερεά
• sonochemistry των πολυμερών
  • την αποικοδόμηση και την τροποποίηση των πολυμερών
  • σύνθεση πολυμερών
• σονόλυση οργανικών ρύπων στο νερό

Sonochemical Εξοπλισμός

Οι περισσότερες από τις αναφερόμενες sonochemical διεργασίες μπορούν να προσαρμοστούν εκ των υστέρων για να λειτουργήσουν εν σειρά. Θα χαρούμε να σας βοηθήσουμε στην επιλογή του sonochemical εξοπλισμού για τις ανάγκες επεξεργασίας σας. Για την έρευνα και τη δοκιμή των διαδικασιών προτείνουμε τις εργαστηριακές συσκευές μας ή το Ρύθμιση UIP1000hdT.

Εάν απαιτείται, οι υπερηχητικές συσκευές και οι αντιδραστήρες με πιστοποίηση FM και ATEX (π.χ. UIP1000-Exd) διατίθενται για την υπερήχηση εύφλεκτων χημικών ουσιών και παρασκευασμάτων προϊόντων σε επικίνδυνα περιβάλλοντα.

Υπερήχων σπηλαίωση Αλλαγές αντανακλώντας τις αντιδράσεις

Η υπερήχους είναι ένας εναλλακτικός μηχανισμός για τη θέρμανση, την πίεση, το φως ή τον ηλεκτρισμό για να ξεκινήσει χημικές αντιδράσεις. Τζέφρεϊ σ. Μουρ, Charles R. Hickenboth, και η ομάδα τους στο Τμήμα Χημείας στο Πανεπιστήμιο του Illinois στην Urbana-Champaign χρησιμοποίησε υπερηχητική ισχύ για να ενεργοποιήσει και να χειριστεί τις αντιδράσεις ανοίγματος δαχτυλιδιών. Υπό επεξεργασία με υπερήχους, οι χημικές αντιδράσεις παρήγαγαν προϊόντα διαφορετικά από εκείνα που προέβλεπαν οι κανόνες τροχιακής συμμετρίας (Nature 2007, 446, 423). Η ομάδα συνδέει μηχανικά ευαίσθητα 1,2-δισυποκατεστημένα βενζοκυκλοβουτενικά ισομερή με δύο αλυσίδες πολυαιθυλενογλυκόλης, εφαρμόζει υπερηχητική ενέργεια και αναλύει τα διαλύματα χύδην χρησιμοποιώντας C¹³ φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού. Τα φάσματα έδειξαν ότι και τα cis και trans ισομερή παρέχουν το ίδιο προϊόν με ανοιχτό δακτύλιο, αυτό που αναμένεται από το trans ισομερές. Ενώ η θερμική ενέργεια προκαλεί τυχαία κίνηση Brownian των αντιδραστηρίων, η μηχανική ενέργεια της υπερήχων παρέχει μια κατεύθυνση προς τις ατομικές κινήσεις. Επομένως, τα φαινόμενα της σπηλαίωσης κατευθύνουν αποτελεσματικά την ενέργεια με τάνυση του μορίου, ανασχηματίζοντας την πιθανή ενεργειακή επιφάνεια.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για τη sonochemistry

Η Hielscher Ultrasonics προμηθεύει υπερηχητικούς επεξεργαστές για εργαστήριο και βιομηχανία. Όλοι οι υπερηχητικοί Hielscher είναι πολύ ισχυρές και ισχυρές μηχανές υπερήχων και κατασκευασμένες για συνεχή 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό πλήρες φορτίο. Ο ψηφιακός έλεγχος, οι προγραμματιζόμενες ρυθμίσεις, η παρακολούθηση της θερμοκρασίας, το αυτόματο πρωτόκολλο δεδομένων και ο απομακρυσμένος έλεγχος του προγράμματος περιήγησης είναι μόνο μερικά χαρακτηριστικά των υπερήχων Hielscher. Σχεδιασμένο για υψηλή απόδοση και άνετη λειτουργία, οι χρήστες εκτιμούν τον ασφαλή και εύκολο χειρισμό του εξοπλισμού Hielscher Ultrasonics. Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων Hielscher παρέχουν πλάτη έως και 200μm και είναι ιδανικοί για εφαρμογές βαρέως τύπου. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας: