Hielscheri ultraheli tehnoloogia

Sonokeemilist Reaction ja süntees

Sonokheemia on ultraheli kasutamine keemiliste reaktsioonide ja protsesside jaoks. Sokokeemiliste toimete põhjustatav mehhanism vedelikes on akustiliste kavitatsioonide nähtus.

Hielscheri ultraheli laborit ja tööstusseadmeid kasutatakse laias valikus sonochemical protsesse. Ultraheli kavitatsioon intensiivistab ja kiirendab keemilisi reaktsioone nagu süntees ja katalüüs.

Sonokhemilised reaktsioonid

Keemiliste reaktsioonide ja protsesside puhul võib täheldada järgmisi sonokeemilisi mõjusid:

  • reaktsioonikiiruse tõus
  • reaktsiooni väljundi suurenemine
  • tõhusam energiakasutus
  • sonokheemilised meetodid reaktsioonitee ümberlülitamiseks
  • faasiülekande katalüsaatorite jõudluse parandamine
  • faasiülekande katalüsaatorite vältimine
  • töötlemata või tehniliste reagentide kasutamine
  • metallide ja tahkete ainete aktiveerimine
  • reagentide või katalüsaatorite reaktiivsuse suurenemine (Kliki siia, et lugeda rohkem ultraheliga seotud katalüüsist)
  • osakeste sünteesi paranemine
  • nanoosakeste katmine

Ultraheli kavitatsioon vedelikes

Kavitatsioon, see on vedeliku mullide moodustamine, kasv ja implosivne kokkuvarisemine. Cavitational kokkuvarisemine tekitab intensiivset kohalikku kütmist (~ 5000 K), kõrget rõhku (~ 1000 atm) ja tohutut kuumutamist ja jahutamist (>109 K / s) ja vedelike jugavoogud (~ 400 km / h). (Suslick 1998)

Kavitaatmullid on vaakummullid. Vaakum tekib ühelt poolt kiirelt liikuvast pinnast ja teisest inertsest vedelikust. Saadud rõhuerinevused aitavad ületada vedelikus paiknevaid ühtekuuluvus- ja haardejõude.

Kavitatsiooni saab valmistada mitmel viisil, näiteks Venturi pihustid, kõrgsurvepihustid, kiiruse pöörlemine või ultraheliandurid. Kõigis neis süsteemides muutub sisendenergia hõõrdumiseks, turbulentsiks, lainetuseks ja kavitatsiooniks. Kavitatsiooniks ümber kujundatud sisendenergia osa sõltub paljudest teguritest, mis kirjeldavad vedelikus olevate kavitatsioonivarustuse liikumist.

Kiirendus intensiivsus on üks olulisemaid tegureid, mis mõjutavad energia tõhusat transformatsiooni kavitatsiooniks. Kõrgem kiirendus tekitab kõrgemaid rõhureostusi. See omakorda suurendab vedeliku kaudu levivate lainete loomise tõttu vaakummullide tekke tõenäosust. Seega, mida kõrgem on kiirendus, seda suurem on energia osakaal, mis muundub kavitatsiooniks. Ultrahelianduri korral kirjeldatakse kiirenduse intensiivsust võnkumise amplituudiga.

Kõrgemad amplituudid toovad kaasa kavitatsiooni efektiivsema loomise. Hielscher Ultrasonicsi tööstuslikud seadmed võivad luua amplituudid kuni 115 μm. Need suured amplituudid võimaldavad suure võimsusega ülekandearvu, mis omakorda võimaldab luua suure võimsusega tihedusi kuni 100 W / cm³.

Lisaks intensiivsusele tuleb vedelikku kiirendada viisil, mis tekitaks minimaalseid kahjustusi turbulentside, hõõrdumise ja lainete tekke poolest. Selleks on optimaalne liikumine ühepoolne suund.

Ultraheli kasutatakse selle mõjude tõttu protsessides, näiteks:

  • aktiveeritud metallide valmistamine metallisoolade redutseerimisega
  • aktiveeritud metallide genereerimine ultrahelitöötluse abil
  • osakeste sünkroheemiline süntees metalli (Fe, Cr, Mn, Co) oksiidide sadestumise teel, nt katalüsaatoritena
  • metallide või metallhaliidete immutamine tugedele
  • aktiveeritud metallilahuste valmistamine
  • metallide reageerimine in situ tekitatud organoleelementidega
  • reaktsioonid, mis hõlmavad mittemetallilisi tahkeid aineid
  • metallide, sulamite, tseoliitide ja muude tahkete ainete kristallimine ja sadestamine
  • Pinna morfoloogia ja osakeste suuruse muutmine suure kiirusega interparticle collisions
    • amorfsete nanostruktuursete materjalide moodustumine, sealhulgas suure pindalaga siirdemetallid, sulamid, karbiidid, oksiidid ja kolloidid
    • kristallide aglomeratsioon
    • passiivse oksiidikihi pehmendamine ja eemaldamine
    • väikeste osakeste mikromanipulatsioon (fraktsioneerimine)
  • tahkete ainete dispersioon
  • kolloidide valmistamine (Ag, Au, Q-suurune CdS)
  • külalisesine molekulide interkaleerimine anorgaaniliste kihiliste tahkiste külge
  • sonokheemia polümeeridest
    • polümeeride lagunemine ja modifitseerimine
    • polümeeride süntees
  • orgaaniliste saasteainete sonolüüs vees

Sonokemikaalid

Enamik nimetatud sonocheemilisi protsesse saab moderniseerida, et nad töötaksid käsitsi. Meil on hea meel, et aitate teil oma sünonüümsete seadmete valimisel oma töötlemisvajadusi. Uuringuteks ja protsesside katsetamiseks soovitame kasutada meie laboriseadmeid või UIP1000hdT komplekt.

Vajaduse korral FM ja ATEX sertifitseeritud ultraheli seadmed ja reaktorid (nt UIP1000-Exd) on saadaval tuleohtlike kemikaalide ja toodete koostisega ultraheliga töötlemisel ohtlikes keskkondades.

Paluge lisateavet!

Kui soovite saada täiendavat teavet sonokemikaalsete meetodite ja seadmete kohta, kasutage allolevat vormi.









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli kavitatsioon muudab ring-avamisreaktsioone

Ultraheli määramine on keemiliste reaktsioonide käivitamiseks alternatiivne mehhanism kuumuse, rõhu, valguse või elektri tarbeks. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth ja nende meeskond Illinoisi ülikooli keemiateaduskond Urbana-Champaignis kasutatud ultraheli võimsus käivitada ja manipuleerida ringi avamise reaktsioonid. Ultraviolettkiirguse käigus tekitasid keemilised reaktsioonid tooteid, mis erinevad orbiidilisel sümmeetria eeskirjadega (Nature 2007, 446, 423). Rühm seostati mehaaniliselt tundlikke 1,2-diasendatud bensotsüklobuteeni isomeere kahe polüetüleenglükooliga, rakendati ultraheli energia ja analüüsis lahuseid, kasutades C13 tuumamagnetresonantsspektroskoopia. Spetsifikatsioonid näitasid, et nii cis- kui ka trans-isomeerid pakuvad sama tsükliga avatud toodet, millest üks on eeldatav trans-isomeerist. Kuigi soojusenergia põhjustab reaktiivide juhuslikku Browni liikumist, annab ultraheli mehaaniline energia aatomi liikumiste suuna. Seepärast suunavad kavitatsioonilised efektid efektiivselt energiat molekuli pingutamise teel, kujundades potentsiaalse energia pinna ümber.

Kirjandus


Suslick, KS (1998): Kirk-Othmeri keemiatehnoloogia entsüklopeedia; 4. Ed. J. Wiley & Sosed: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, WB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Akustiline kavitatsioon ja selle keemilised tagajärjed: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.