سونوشیمی: یادداشت های کاربردی

سونوشیمی اثر حفره اولتراسونیک بر روی سیستم های شیمیایی است. با توجه به شرایط شدیدی که در حفره ای رخ می دهد “نقطه داغ”اولتراسوند قدرت یک روش بسیار موثر برای بهبود پیامد واکنش (بازده بالاتر، کیفیت بهتر)، تبدیل و مدت زمان واکنش شیمیایی است. برخی از تغییرات شیمیایی را می توان تنها تحت فراصوت به دست آورد، مانند نانو اندازه قلع پوشش تیتانیوم یا آلومینیوم.

در زیر مجموعه ای از ذرات و مایعات را با توصیه های مرتبط، نحوه درمان مواد به منظور آسیاب، پراکنده، deagglomerate یا اصلاح ذرات با استفاده از یک هموژنایزر اولتراسونیک پیدا کنید.

در زیر برخی از پروتکل های فراصوت برای واکنش های سونوشیمیایی موفق!

به ترتیب حروف الفبا:

α-اپوکسی کتون ها – واکنش باز کردن حلقه

کاربرد اولتراسونیک:
باز شدن حلقه کاتالیزوری α-اپوکسی کتون ها با استفاده از ترکیبی از روش های اولتراسوند و فتوشیمیایی انجام شد. از 1-بنزیل-2،4،6-تری فنیل پیریدینیوم تترافلوئوروبورات (NBTPT) به عنوان فوتوکاتالیست استفاده شد. با ترکیب فراصوت (سونوشیمی) و فتوشیمی این ترکیبات در حضور NBTPT، باز شدن حلقه اپوکسید به دست آمد. نشان داده شد که استفاده از سونوگرافی سرعت واکنش ناشی از عکس را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. سونوگرافی می تواند به طور جدی بر باز شدن حلقه فوتوکاتالیستی α-اپوکسی کتون ها تأثیر بگذارد که عمدتا به دلیل انتقال جرم کارآمد واکنش دهنده ها و حالت برانگیخته NBTPT است. همچنین انتقال الکترون بین گونه های فعال در این سیستم همگن با استفاده از فراصوت رخ می دهد
سریعتر از سیستم بدون فراصوت. بازده بالاتر و زمان واکنش کوتاه تر از مزایای این روش است.

باز شدن حلقه فوتوکاتالیستی به کمک سونوگرافی α-اپوکسی کتون ها (مطالعه و گرافیک: ©Memarian و همکاران 2007)

پروتکل فراصوتی:
α-اپوکسی کتون های 1a-f و 1-بنزیل-2،4،6-تری فنیل پیریدینیوم تترافلوئوروبورات 2 بر اساس روش های گزارش شده تهیه شدند. متانول از مرک خریداری شد و قبل از استفاده تقطیر شد. دستگاه اولتراسونیک مورد استفاده یک دستگاه پروب اولتراسونیک UP400S از Hielscher Ultrasonics GmbH بود. شاخ غوطه وری اولتراسونیک S3 (همچنین به عنوان پروب یا سونوترود شناخته می شود) ساطع 24 کیلوهرتز سونوگرافی در سطوح شدت قابل تنظیم تا حداکثر چگالی قدرت صوتی 460Wcm^-2 استفاده شد. فراصوت در 100 درصد (حداکثر دامنه 210 میکرومتر) انجام شد. سونوترود S3 (حداکثر عمق غوطه وری 90 میلی متر) به طور مستقیم در مخلوط واکنش غوطه ور شد. تابش UV با استفاده از لامپ جیوه ای فشار قوی 400 وات ناروا با خنک سازی نمونه ها در شیشه دوران انجام شد. این ¹طیف H NMR مخلوط محصولات نوری در CDCl اندازه گیری شد₃ محلول های حاوی تترامتیل سیلان (TMS) به عنوان استاندارد داخلی در Bruker drx-500 (500 مگاهرتز). کروماتوگرافی لایه آماده سازی (PLC) در 20 × 20 سانتی متر انجام شد^H2S صفحات پوشش داده شده با لایه 1 میلی متری ژل سیلیکا مرک PF₂₅₄ با استفاده از سیلیس به عنوان دوغاب و خشک کردن در هوا تهیه می شود. همه محصولات شناخته شده اند و داده های طیفی آنها قبلا گزارش شده است.
توصیه دستگاه:
UP400S با شاخ اولتراسونیک S3
مرجع / مقاله پژوهشی:
مماریان، حمید ر.; Saffar-Teluri، A. (2007): باز شدن حلقه کاتالیزوری فتوسونوشیمیایی α-اپوکسی کتون ها. مجله شیمی آلی بیلشتاین 3/2 ، 2007.

کاتالیزور آلومینیوم / نیکل: ساختار نانو آلیاژ Al/Ni

کاربرد اولتراسونیک:
ذرات Al/Ni را می توان با ساختار نانو آلیاژ Al/Ni اولیه از نظر سونوشیمیایی اصلاح کرد. Therbey، یک کاتالیزور موثر برای هیدروژناسیون استوفنون تولید می شود.
آماده سازی اولتراسونیک کاتالیزور Al / Ni:
5 گرم از آلیاژ تجاری Al/Ni در آب تصفیه شده (50 میلی لیتر) پراکنده شد و تا 50 دقیقه فراصوت شد.با سونیک پروب سونوگرافی نوع UIP1000hd (1kW، 20kHz) مجهز به شاخ اولتراسونیک BS2d22 (مساحت سر 3.8 سانتی متر)^H2S) و تقویت کننده B2-1.8. حداکثر شدت 140 وات بر متر محاسبه شد^-2 در دامنه مکانیکی 106 میکرومتر. برای جلوگیری از افزایش دما در طول فراصوت آزمایش در یک سلول ترموستاتیک انجام شد. پس از فراصوت ، نمونه تحت خلاء با یک تفنگ حرارتی خشک شد.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd با سونوترود BS2d22 و بوق تقویت کننده B2–1.2
مرجع / مقاله پژوهشی:
دول، یانا؛ نمت، سیلک؛ Skorb, Ekaterina V.; ایرگانگ، تورستن؛ سنکر، یورگن; کمپه، رت; فری ، آندریاس. Andreeva، Daria V. (2012): فعال سازی سونوشیمیایی کاتالیزور هیدروژناسیون Al/Ni. مواد کاربردی پیشرفته 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

ترانس استریفیکاسیون بیودیزل با استفاده از کاتالیست MgO

کاربرد اولتراسونیک:
واکنش ترانس استریفیکاسیون تحت اختلاط اولتراسونیک ثابت با ماسونیک UP200S برای پارامترهای مختلف مانند مقدار کاتالیزور، نسبت مولی متانول و روغن، دمای واکنش و مدت زمان واکنش مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های ناپیوسته در یک راکتور شیشه سخت (300 میلی لیتر و قطر داخلی 7 سانتی متر) با دو درب زمینی گردن انجام شد. یک گردن با سونوترود تیتانیوم S7 (قطر نوک 7 میلی متر) پردازنده اولتراسونیک UP200S (200W، 24kHz) متصل شد. دامنه اولتراسوند با 1 سیکل در ثانیه 50 درصد تنظیم شد. مخلوط واکنش در طول زمان واکنش فراصوت شد. گردن دیگر محفظه راکتور مجهز به یک کندانسور سفارشی و آب خنک شده از جنس استنلس استیل برای ریفلاکس متانول تبخیر شده بود. کل دستگاه در یک حمام روغن با دمای ثابت قرار گرفت که توسط یک کنترل کننده دمای مشتق انتگرال متناسب کنترل می شد. دما را می توان تا 65 درجه سانتیگراد با دقت ±1 درجه سانتیگراد افزایش داد. روغن زباله، 9/99 درصد متانول خالص به عنوان ماده برای ترانس استریفیکاسیون بیودیزل استفاده شد. از MgO با اندازه نانو (روبان منیزیم) به عنوان کاتالیزور استفاده شد.
نتیجه عالی تبدیل در 5/1 درصد وزنی کاتالیزور به دست آمد. نسبت مولی روغن متانول 5:1 در دمای 55 درجه سانتی گراد، تبدیل 98.7 درصد پس از 45 دقیقه به دست آمد.
توصیه دستگاه:
UP200S با سونوترود اولتراسونیک S7
مرجع / مقاله پژوهشی:
سیواکومار، پی. سانکارانارایانان، س.; رنگاناتان، اس.; Sivakumar، P.(): مطالعات بر روی تولید بیودیزل سونوشیمیایی با استفاده از کاتالیزور نانو MgO رسوب شده با دود. بولتن مهندسی واکنش های شیمیایی & کاتالیز 8/ 2, 2013. 89 – 96.

سنتز نانوکامپوزیت کادمیوم (II)-تیواستامید

کاربرد اولتراسونیک:
نانوکامپوزیت های کادمیوم (II)-تیواستامید در حضور و عدم حضور پلی وینیل الکل از طریق مسیر سونوشیمیایی سنتز شدند. برای سنتز سونوشیمیایی (سونوسنتز)، 532/0 گرم کادمیوم (II) استات دی هیدرات (Cd(CH3COO)2.2H2O)، 0.148 گرم تیواستامید (TAA, CH3CSNH2) و 0.664 گرم یدید پتاسیم (KI) در 20 میلی لیتر آب دیونیزه دو مقطر حل شد. این راه حل با یک پروب پروب بالا نوع ultrasonicator UP400S (24 کیلوهرتز، 400W) در دمای اتاق به مدت 1 ساعت فراصوت شد. در طول فراصوت مخلوط واکنش درجه حرارت به 70-80 درجه سانتیگراد افزایش یافت که توسط یک ترموکوپل آهن کنستانتین اندازه گیری می شود. پس از یک ساعت یک رسوب زرد روشن تشکیل شد. به روش سانتریفیوژ (4000 دور در دقیقه، 15 دقیقه) جداسازی شد، با آب مقطر دوتایی و سپس با اتانول مطلق شسته شد تا ناخالصی های باقیمانده حذف شود و در نهایت در هوا خشک شد (عملکرد: 915/0 گرم، 68 درصد). دسامبر p.200 درجه سانتیگراد برای تهیه نانوکامپوزیت پلیمری، 992/1 گرم پلی وینیل الکل در 20 میلی لیتر آب دیونیزه مقطر دوبل حل و سپس به محلول فوق اضافه شد. این مخلوط با پروب اولتراسونیک UP400S به مدت 1 ساعت زمانی که یک محصول نارنجی روشن تشکیل شد، به صورت اولتراسونیک تابش شد.
نتایج SEM نشان داد که در حضور PVA اندازه ذرات از حدود 38 نانومتر به 25 نانومتر کاهش می یابد. سپس نانوذرات CdS شش ضلعی با مورفولوژی کروی حاصل از تجزیه حرارتی نانوکامپوزیت پلیمری، کادمیوم (II)-تیواستامید/PVA به عنوان پیش ماده سنتز شد. اندازه نانوذرات CdS به هر دو روش XRD و SEM اندازه گیری شد و نتایج تطابق بسیار خوبی با یکدیگر داشتند.
رنجبر و همکاران (2013) همچنین دریافتند که نانوکامپوزیت پلیمری Cd(II) پیش ماده مناسبی برای تهیه نانوذرات سولفید کادمیوم با مورفولوژی جالب است. تمام نتایج نشان داد که سنتز اولتراسونیک می تواند با موفقیت به عنوان یک روش ساده، کارآمد، کم هزینه، سازگار با محیط زیست و بسیار امیدوار کننده برای سنتز مواد در مقیاس نانو بدون نیاز به شرایط خاص مانند دمای بالا، زمان واکنش طولانی و فشار بالا مورد استفاده قرار گیرد.
توصیه دستگاه:
UP400S
مرجع / مقاله پژوهشی:
رنجبر، محمد; مصطفی یوسفی، محمد; نوذری, رضا; چشمی، سعید. (1392): سنتز و شناسایی نانوکامپوزیت های کادمیوم-تیواستامید. بین المللی J. Nanosci. نانوتکنول. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – التراسونیک پوشش داده شده با اسید استئاریک

کاربرد اولتراسونیک:
پوشش اولتراسونیک نانو رسوب CaCO₃ (NPCC) با اسید استئاریک برای بهبود پراکندگی آن در پلیمر و کاهش آگلومراسیون 2 گرم نانو رسوب CaCO بدون پوشش₃ (NPCC) با سونیکاتور UP400S در اتانول 30 میلی لیتر فراصوت شده است. 9 درصد وزنی اسید استئاریک در اتانول حل شده است. اتانول با اسید استئاریک سپس با سوسپانسیون فراصوت مخلوط شد.
توصیه دستگاه:
UP400S با سونوترود قطر 22 میلی متر (H22D) و سلول جریان با ژاکت خنک کننده
مرجع / مقاله پژوهشی:
کو، ک. دبلیو. عبدالله، E. C.; عزیز، علیرضا (1388): اثر امواج فراصوت در پوشش دهی نانو کربنات کلسیم رسوب شده با اسید استئاریک. مجله مهندسی شیمی آسیا و اقیانوسیه 4/5 ، 2009. 807-813.

سیلان دوپ شده با نیترات سریم

کاربرد اولتراسونیک:
پانل های فولادی کربنی نورد سرد (6.5 سانتی متر، 6.5 سانتی متر، 0.3 سانتی متر؛ تمیز شده شیمیایی و صیقل مکانیکی) به عنوان بسترهای فلزی استفاده می شدند. قبل از کاربرد پوشش، پانل ها با التراسونیک با استون تمیز شدند و سپس توسط یک محلول قلیایی (محلول 0.3mol L1 NaOH) در دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه تمیز شدند. برای استفاده به عنوان آغازگر، قبل از پیش تیمار سوبسترا یک فرمولاسیون معمولی شامل 50 قسمت γ-گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (γ-GPS) با حدود 950 قسمت متانول در pH 5/4 (تنظیم شده با اسید استیک) رقیق شد و امکان هیدرولیز سیلان را فراهم کرد. روش آماده سازی سیلان آلاییده شده با رنگدانه های نیترات سریم یکسان بود، با این تفاوت که 1، 2 و 3 درصد وزنی نیترات سریم قبل از افزودن (γ-GPS) به محلول متانول اضافه شد، سپس این محلول با همزن پروانه در سرعت 1600 دور در دقیقه به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق مخلوط شد. سپس, نیترات سریم حاوی پراکندگی به مدت 30 دقیقه در دمای 40 درجه سانتی گراد با حمام خنک کننده خارجی فراصوت شد. فرایند سونوگرافی با سونوگرافی UIP1000hd (1000W، 20 کیلوهرتز) با قدرت سونوگرافی ورودی حدود 1 W / mL انجام شد. پیش تیمار بستر با شستشوی هر پانل به مدت 100 ثانیه با محلول سیلان مناسب انجام شد. پس از تیمار، پانل ها به مدت 24 ساعت در دمای اتاق خشک شدند و سپس پانل های پیش تیمار شده با اپوکسی آمین پخت شده دو بسته پوشانده شدند. (Epon 828 ، شرکت پوسته) برای ساخت ضخامت فیلم مرطوب 90μm. پانل های پوشش داده شده با اپوکسی پس از پخت پوشش های اپوکسی به مدت 1 ساعت در دمای 115 درجه سانتیگراد پخت شدند. ضخامت فیلم خشک حدود 60 میکرومتر بود.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd
مرجع / مقاله پژوهشی:
زعفرانی, S.H.; پیکاری، محمد; زارعی، دی. دانایی، ایرج(1392): اثرات الکتروشیمیایی پیش تیمارهای سیلان حاوی نیترات سریم بر خواص جداشدگی کاتدی فولاد پوشش داده شده با اپوکسی. مجله علوم و فناوری چسبندگی 27/22، 2013. 2411–2420.

چارچوب های مس-آلومینیوم: سنتز چارچوب های متخلخل Cu-Al

کاربرد اولتراسونیک:
مس-آلومینیوم متخلخل تثبیت شده توسط اکسید فلز یک کاتالیزور جایگزین جدید امیدوار کننده برای هیدروژن زدایی پروپان است که عاری از فلزات نجیب یا خطرناک است. ساختار آلیاژ متخلخل Cu-Al اکسید شده (اسفنج فلزی) شبیه فلزات نوع Raney است. سونوگرافی با قدرت بالا یک ابزار شیمی سبز برای سنتز چارچوب های متخلخل مس-آلومینیوم تثبیت شده توسط اکسید فلز است. آنها ارزان هستند (هزینه تولید تقریبا 3 یورو در لیتر) و روش را می توان به راحتی افزایش داد. این مواد متخلخل جدید (یا "اسفنج های فلزی") دارای یک توده آلیاژی و یک سطح اکسید شده هستند و می توانند هیدروژن زدایی پروپان را در دماهای پایین کاتالیز کنند.
روش آماده سازی کاتالیزور اولتراسونیک:
پنج گرم از پودر آلیاژ Al-Cu در آب فوق خالص پراکنده شد (50mL) و فراصوت برای 60 دقیقه با Hielscher پروب نوع فراصوت UIP1000hd (20kHz, حداکثر. قدرت خروجی 1000W). دستگاه پروب اولتراسوند مجهز به سونوترود BS2d22 (ناحیه نوک 3.8 سانتی متر) بود^H2S) و بوق تقویت کننده B2–1.2. حداکثر شدت 57 وات بر سانتی متر محاسبه شد^H2S در دامنه مکانیکی 81 میکرومتر. در طول درمان، نمونه در حمام یخ خنک شد. پس از تیمار، نمونه در دمای 120 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت خشک شد.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd با سونوترود BS2d22 و بوق تقویت کننده B2–1.2
مرجع / مقاله پژوهشی:
Schäferhans, Jana; گومز-کوئرو، سانتیاگو؛ آندریوا، داریا وی.; روتنبرگ ، گادی (2011): کاتالیزورهای جدید و موثر هیدروژن زدایی پروپان مس-آلومینیوم. شیمی یورو J. 2011 ، 17 ، 12254-12256.

تخریب فاتلوسیانین مس

کاربرد اولتراسونیک:
رنگ زدایی و تخریب متالوفتالوسیانین ها
فاتلوسیانین مس با آب و حلال های آلی در دمای محیط و فشار اتمسفر در حضور مقدار کاتالیزوری اکسیدان با استفاده از اولتراسونیک 500W UIP500hd با محفظه تاشو در سطح قدرت 37-59 W / cm فراصوت می شود^H2S5 میلی لیتر نمونه (100 میلی گرم در لیتر)، 50 روز در روز آب با کلوفرم و پیریدین در 60 درصد دامنه اولتراسونیک. دمای واکنش: 20 درجه سانتیگراد.
توصیه دستگاه:
UIP500hd

طلا: اصلاح مورفولوژیکی نانوذرات طلا

کاربرد اولتراسونیک:
نانو ذرات طلا تحت تابش شدید اولتراسونیک از نظر مورفولوژیکی اصلاح شدند. برای ذوب نانوذرات طلا در یک ساختار دمبل مانند، تیمار اولتراسونیک 20 دقیقه در آب خالص و در حضور سورفکتانت ها کافی بود. پس از 60 دقیقه، نانوذرات طلا ساختاری کرم مانند یا حلقه مانند در آب به دست می آورند. نانوذرات ذوب شده با شکل های کروی یا بیضی شکل به صورت اولتراسونیک در حضور محلول های سدیم دودسیل سولفات یا دودسیل آمین تشکیل شدند.
پروتکل درمان اولتراسونیک:
برای اصلاح اولتراسونیک ، محلول طلای کلوئیدی ، متشکل از نانوذرات طلا محافظت شده با سیترات با قطر متوسط 25 نانومتر (± 7 نانومتر) ، در یک محفظه راکتور بسته (تقریبا حجم 50 میلی لیتر) فراصوت شد. محلول طلای کلوئیدی (0.97 میلی مول · L^-1) با شدت بالا (40 وات بر سانتی متر) تحت تابش اولتراسونیک قرار گرفت^-2) با استفاده از یک مافوق صوت Hielscher UIP1000hdT (20kHz، 1000W) مجهز به یک آلیاژ تیتانیوم sonotrode BS2d18 (0.7 اینچ قطر نوک)، که در مورد غوطه ور شد 2 سانتی متر زیر سطح محلول فراصوت. طلای کلوئیدی با آرگون (O ) گاز داده شد_H2S < 2 ppmv، Air Liquid) 20 دقیقه قبل و در حین فراصوت با سرعت 200 میلی لیتر در دقیقه^-1 برای از بین بردن اکسیژن موجود در محلول. یک بخش 35 میلی لیتری از هر محلول سورفکتانت بدون افزودن تری سدیم سیترات دی هیدرات توسط 15 میلی لیتر طلای کلوئیدی پیش ساخته شده اضافه شد که با گاز آرگون 20 دقیقه قبل و در طول درمان اولتراسونیک حباب زده شد.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd با سونوترود BS2d18 و راکتور سلول جریان
مرجع / مقاله پژوهشی:
رادزیوک، دی. گریگوریف ، دی. ژانگ ، دبلیو. سو ، دی. Möhwald, H.; Shchukin، D. (2010): همجوشی به کمک سونوگرافی نانوذرات طلای پیش ساخته شده. مجله شیمی فیزیک C 114 ، 2010. 1835–1843.

کود معدنی – شستشوی مس، کادمیوم و سرب برای تجزیه و تحلیل

کاربرد اولتراسونیک:
استخراج مس، کادمیوم و سرب از کودهای معدنی برای اهداف تحلیلی:
برای استخراج التراسونیک از مس، سرب و کادمیوم، نمونه های حاوی مخلوطی از کود و حلال با یک دستگاه مافوق صوت مانند سونیکاتور VialTweeter برای فراصوت غیر مستقیم فراصوت می شوند. نمونه های کودی در حضور 2 میلی لیتر 50 درصد (حجمی/حجمی) HNO فراصوت شدند₃ در لوله های شیشه ای به مدت 3 دقیقه. عصاره های مس، کادمیوم و سرب را می توان با استفاده از طیف سنجی جذب اتمی شعله (FAAS) تعیین کرد.
توصیه دستگاه:
VialTweeter(ویال گروهی)
مرجع / مقاله پژوهشی:
لیما، A. F.; ریشتر ، E. M. ؛ Muñoz، R. A. A. (2011): روش تحلیلی جایگزین برای اندازه گیری فلزات در کودهای معدنی بر اساس استخراج به کمک سونوگرافی. مجله انجمن شیمی برزیل 22/ 8. 2011. 1519-1524.

سنتز لاتکس

کاربرد اولتراسونیک:
تهیه لاتکس P(St-BA)
ذرات لاتکس پلی استایرن-آر-بوتیل اکریلات) P(St-BA) با پلیمریزاسیون امولسیونی در حضور سورفکتانت DBSA سنتز شدند. 1 گرم DBSA ابتدا در 100 میلی لیتر آب در یک فلاسک سه گردن حل شد و مقدار pH محلول به 2.0 تنظیم شد. مونومرهای مخلوط 2.80 گرم St و 8.40 گرم BA با آغازگر AIBN (0.168 گرم) در محلول DBSA ریخته شد. امولسیون O / W از طریق همزن مغناطیسی به مدت 1 ساعت آماده شد و به دنبال آن فراصوت با فراصوت UIP1000hd مجهز به شاخ اولتراسونیک (پروب / سونوترود) برای 30 دقیقه دیگر در حمام یخ. در نهایت پلیمریزاسیون در دمای 90 درجه سانتیگراد در حمام روغن به مدت 2 ساعت در اتمسفر نیتروژن انجام شد.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd
مرجع / مقاله پژوهشی:
ساخت فیلم های رسانای انعطاف پذیر مشتق شده از پلی (3،4-اتیلن دی اکسی تیوفن) اپال (استایرن سولفونیک اسید) (PEDOT:PSS) بر روی بستر پارچه های نبافته شیمی و فیزیک مواد 143، 2013. 143-148.
برای مطالعه بیشتر در مورد سونو سنتز لاتکس اینجا را کلیک کنید!

حذف سرب (Sono-Levicing)

کاربرد اولتراسونیک:
شستشوی اولتراسونیک سرب از خاک آلوده:
آزمایش های شستشوی اولتراسوند با یک هموژنایزر اولتراسونیک UP400S با پروب صوتی تیتانیوم (قطر 14 میلی متر) انجام شد که با فرکانس 20 کیلوهرتز کار می کند. پروب اولتراسونیک (سونوترود) با شدت اولتراسونیک 51 ± 0.4 وات سانتی متر کالیبره شد^-2 برای تمام آزمایش های شستشوی سونو. آزمایش های سونوآبشویی با استفاده از یک سلول شیشه ای با پوشش کف صاف در دمای 25 ± 1 درجه سانتی گراد ترموسات انجام شد. از سه سیستم به عنوان محلول های آبشویی خاک (1/0 لیتر) تحت فراصوت 6 میلی لیتر 3/0 مول لیتر استفاده شد^-2 محلول اسید استیک (24/3 pH)، محلول اسید نیتریک 3 درصد (حجمی/حجمی) (17/0 pH) و بافر اسید استیک/استات (79/4 pH) تهیه شده با مخلوط کردن 60 میلی لیتر 0f 3/0 مول لیتر^-1 اسید استیک با 19 میلی لیتر 0.5 مول لیتر^-1 سود. پس از انجام فرآیند آبشویی سونو، نمونه ها با کاغذ صافی فیلتر شدند تا محلول شیرابه از خاک جدا شود و سپس الکترودسایت سرب محلول شیرابه و هضم خاک پس از اعمال امواج فراصوت انجام شد.
ثابت شده است که سونوگرافی ابزاری ارزشمند در افزایش شیرابه سرب از خاک آلوده است. سونوگرافی همچنین یک روش موثر برای حذف تقریبا کامل سرب قابل شستشو از خاک است که منجر به یک خاک بسیار کمتر خطرناک می شود.
توصیه دستگاه:
UP400S با سونوترود H14
مرجع / مقاله پژوهشی:
Sandoval-González, A.; سیلوا-مارتینز ، اس. Blass-Amador، G. (2007): شستشوی اولتراسوند و تصفیه الکتروشیمیایی برای خاک حذف سرب ترکیب شده است. مجله مواد جدید برای سیستم های الکتروشیمیایی 10، 2007. 195-199.

Pbs – سنتز نانوذرات سولفید سرب

کاربرد اولتراسونیک:
در دمای اتاق، 0.151 گرم استات سرب (سرب (CH₃COO)2.3 ساعت_H2SO) و 0.03 گرم TAA (CH₃CSNH_H2S) به 5 میلی لیتر مایع یونی، [EMIM] [EtSO اضافه شد.₄]، و 15 میلی لیتر آب مقطر دو در یک لیوان 50 میلی لیتری تحمیل به تابش مافوق صوت با سونیکاتور Hielscher UP200S به مدت 7 دقیقه. نوک پروب اولتراسونیک / سونوترود S1 به طور مستقیم در محلول واکنش غوطه ور شد. سوسپانسیون قهوه ای تیره تشکیل شده برای خارج کردن رسوب سانتریفیوژ شد و به ترتیب دو بار با آب مقطر دوتایی و اتانول شسته شد تا معرف های واکنش نیافته حذف شوند. برای بررسی اثر اولتراسوند بر خواص محصولات، یک نمونه مقایسه ای دیگر تهیه شد که پارامترهای واکنش را ثابت نگه می داشت با این تفاوت که محصول در همزن مداوم به مدت 24 ساعت بدون کمک تابش اولتراسونیک تهیه می شود.
سنتز به کمک اولتراسونیک در مایع یونی آبی در دمای اتاق برای تهیه نانوذرات سرب پیشنهاد شد. این روش سبز با دمای اتاق و محیط زیست خوش خیم سریع و بدون قالب است که زمان سنتز را به طور قابل توجهی کوتاه می کند و از روش های پیچیده مصنوعی جلوگیری می کند. نانوخوشه های تهیه شده یک تغییر آبی عظیم eV 3.86 را نشان می دهند که می توان آن را به اندازه بسیار کوچک ذرات و اثر محصور شدن کوانتومی نسبت داد.
توصیه دستگاه:
UP200S
مرجع / مقاله پژوهشی:
بهبودنیا، محمد; حبیبی یانگجه، علی؛ جعفری-تارزان ، ی. خدایاری، علی (1387): تهیه و شناسایی رخساره و دمای اتاق نانوذرات سرب در مایع یونی آبی [EMIM][EtSO4] با استفاده از پرتودهی اولتراسونیک. بولتن انجمن شیمی کره 29/1 ، 2008. 53-56.

تخریب فنل

کاربرد اولتراسونیک:
روخینا و همکاران (2013) از ترکیب اسید پراستیک (PAA) و کاتالیزور ناهمگن (MnO ) استفاده کردند_H2S) برای تخریب فنل در محلول آبی تحت تابش اولتراسونیک. امواج فراصوت با استفاده از یک اولتراسونیک 400W پروب نوع UP400S انجام شد، که قادر به فراصوت یا به طور مداوم و یا در حالت پالس (به عنوان مثال 4 ثانیه روشن و 2 ثانیه. خاموش) در فرکانس ثابت 24 کیلوهرتز. کل توان ورودی، چگالی توان و شدت توان استهلاک شده به سیستم محاسبه شده به ترتیب 20 وات و 5/9 بود×10^-2 W / سانتی متر^-3و 14.3 وات بر سانتی متر^-2ترتیب. توان ثابت در طول آزمایش ها استفاده شده است. از واحد سیرکولاتور غوطه وری برای کنترل دمای داخل راکتور استفاده شد. زمان فراصوت واقعی 4 ساعت بود، اگرچه زمان واکنش واقعی 6 ساعت به دلیل عملیات در حالت پالسی بود. در یک آزمایش معمولی، راکتور شیشه ای با 100 میلی لیتر محلول فنل (1.05 میلی مولار) و دوزهای مناسب کاتالیزور MnO2 و PAA (2 درصد) بین 0-2 گرم لیتر پر شد^-1 و 0-150 ppm ، به ترتیب. تمام واکنش ها در pH خنثی دور خنثی، فشار اتمسفر و دمای اتاق (22 ± 1 درجه سانتی گراد) انجام شد.
با امواج فراصوت ، سطح کاتالیزور افزایش یافت و در نتیجه سطح 4 برابر بزرگتر بدون تغییر در ساختاری ایجاد شد. فراوانی گردش مالی (TOF) از 7×10 افزایش یافت^-3 تا 12.2 x 10^-3 دقیقه^-1، در مقایسه با روند خاموش. علاوه بر این، آبشویی قابل توجهی از کاتالیزور مشاهده نشد. اکسیداسیون همدما فنل در غلظت های نسبتا پایین معرف ها نشان دهنده میزان حذف بالای فنل (تا 89 درصد) در شرایط ملایم بود. به طور کلی، سونوگرافی فرآیند اکسیداسیون را در 60 دقیقه اول تسریع کرد (70 درصد حذف فنل در مقابل 40 درصد در طول تیمار خاموش).
توصیه دستگاه:
UP400S
مرجع / مقاله پژوهشی:
روخینا، E. V.; ماکارووا ، ک. لاتینن، م.; گولووینا، E. A.; ون آس ، اچ. Virkutyte، J. (2013): MnO به کمک سونوگرافی_H2S همالیز کاتالیز اسید پراستیک برای تخریب فنل: ارزیابی شیمی فرآیند و سینتیک. مهندسی شیمی 221، 2013. 476–486.

فنل: اکسیداسیون فنل با استفاده از RuI₃ به عنوان کاتالیزور

کاربرد اولتراسونیک:
اکسیداسیون آبی ناهمگن فنل بر روی RuI₃ با پراکسید هیدروژن (H_H2SO_H2Sاکسیداسیون کاتالیزوری فنل (100 پی پی ام) بر روی RuI ):₃ به عنوان کاتالیزور در یک راکتور شیشه ای 100 میلی لیتری مجهز به همزن مغناطیسی و کنترل کننده دما مورد مطالعه قرار گرفت. مخلوط واکنش با سرعت 800 دور در دقیقه به مدت 1 تا 6 ساعت هم زده شد تا اختلاط کامل برای توزیع یکنواخت و تعلیق کامل ذرات کاتالیزور فراهم شود. هیچ همزن مکانیکی از راه حل در طول فراصوت به دلیل اختلال ناشی از نوسان حباب کاویتاسیون و فروپاشی انجام شد, ارائه خود را مخلوط بسیار کارآمد. تابش اولتراسوند از راه حل با یک مبدل اولتراسونیک UP400S مجهز به اولتراسونیک (به اصطلاح پروب نوع ماصوت) انجام شد, قادر به کار به طور مداوم و یا در حالت پالس در فرکانس ثابت از 24 کیلوهرتز و حداکثر توان خروجی از 400W.
برای آزمایش، RuI درمان نشده₃ به عنوان کاتالیزور (0.5-2 گرم^-1) به عنوان سوسپانسیون به محیط واکنش با افزودن H2O2 (غلظت 30 درصد، در محدوده 200 تا 1200 پی پی ام) معرفی شد.
روخینا و همکاران در مطالعه خود دریافتند که تابش اولتراسونیک نقش برجسته ای در اصلاح خواص بافتی کاتالیزور ایفا می کند و ساختار ریز متخلخل با سطح بالاتر را در نتیجه تکه تکه شدن ذرات کاتالیزور تولید می کند. علاوه بر این، اثر تبلیغاتی داشت و از تجمع ذرات کاتالیزور جلوگیری کرد و دسترسی فنل و پراکسید هیدروژن را به مکان های فعال کاتالیزور بهبود بخشید.
افزایش دو برابری کارایی فرآیند به کمک سونوگرافی در مقایسه با فرآیند اکسیداسیون خاموش به بهبود رفتار کاتالیزوری کاتالیزور و تولید گونه های اکسید کننده مانند •OH، •HO2 و •I نسبت داده شد_H2S از طریق شکاف پیوندهای هیدروژنی و ترکیب مجدد رادیکال ها.
توصیه دستگاه:
UP400S
مرجع / مقاله پژوهشی:
روخینا، E. V.; لاتینن، م.; نولته، M. C. M.; Virkutyte، J. (2009): روتنیوم ناهمگن به کمک سونوگرافی اکسیداسیون پراکسید مرطوب فنل را کاتالیز می کند. کاتالیز کاربردی B: محیط زیست 87 ، 2009. 162– 170.

ذرات Ag / ZnO با روکش PLA

کاربرد اولتراسونیک:
پوشش PLA ذرات Ag/ZnO: میکرو و زیر میکروذرات Ag/ZnO پوشش داده شده با PLA با روش تبخیر حلال امولسیون روغن در آب تهیه شدند. این روش به روش زیر انجام شد. ابتدا 400 میلی گرم پلیمر در 4 میلی لیتر کلروفرم حل شد. غلظت حاصل از پلیمر در کلروفرم 100 میلی گرم بر میلی لیتر بود. در مرحله دوم، محلول پلیمری در محلول آب سیستم های مختلف سورفکتانت (عامل امولسیون کننده، PVA 8-88) تحت هم زدن مداوم با هموژنایزر با سرعت همزن 24000 دور در دقیقه امولسیون شد. مخلوط به مدت 5 دقیقه هم زده شد و در این مدت امولسیون تشکیل دهنده با یخ خنک شد. نسبت بین محلول آب سورفکتانت و محلول کلروفرم PLA در تمام آزمایش ها یکسان بود (4:1). متعاقبا امولسیون به دست آمده توسط دستگاه پروب اولتراسونیک UP400S (400W، 24kHz) به مدت 5 دقیقه در چرخه 0.5 و دامنه 35٪ اولتراسونیک شد. در نهایت امولسیون تهیه شده به فلاسک ارلن مایر منتقل و هم زده شد و حلال آلی تحت فشار کاهش یافته از امولسیون تبخیر شد که در نهایت منجر به تشکیل سوسپانسیون ذرات شد. پس از حذف حلال، سوسپانسیون سه بار سانتریفیوژ شد تا امولسیفایر حذف شود.
توصیه دستگاه:
UP400S
مرجع / مقاله پژوهشی:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; بازانت، پی. کوتنی، م.; گرگورووا، آ. Kreuh, D.; Kuritka، I. (2011): ذرات ضد باکتری هیبریدی سنتز شده با مایکروویو با پوشش پلی (L-Lactic Acid). Nanocon 2011.

کامپوزیت پلی آنیلین

کاربرد اولتراسونیک:
تهیه کامپوزیت نانوپلی آنیلین خودآلاییده بر پایه آب (SC-WB)
برای تهیه کامپوزیت SPAni مبتنی بر آب، 0.3 گرم SPAni، سنتز شده با استفاده از پلیمریزاسیون درجا در محیط ScCO2، با آب رقیق شد و به مدت 2 دقیقه توسط هموژنایزر اولتراسونیک 1000W UIP1000hd فراصوت شد. سپس محصول سوسپانسیون با افزودن 125 گرم ماتریس سخت کننده بر پایه آب به مدت 15 دقیقه همگن شد و فراصوت نهایی در دمای محیط به مدت 5 دقیقه انجام شد.
توصیه دستگاه:
UIP1000hd
مرجع / مقاله پژوهشی:
باقرزاده, محمدرضا; موسوی نژاد, طاهره; اکبری نژاد، ا.; قنبرزاده، علی (1392): عملکرد محافظتی پوشش اپوکسی پایه آب حاوی نانوپلی آنیلین خودآلاییده سنتز شده با ScCO2. 2013.

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای: تخریب سونوشیمیایی نفتالین ، آسنفتیلن و فنانترن

کاربرد اولتراسونیک:
برای تخریب سونوشیمیایی هیدروکربن های معطر چند حلقه ای (PAHs) نفتالین ، آسنفتیلن و فنانترن در آب ، مخلوط نمونه ها در دمای 20 درجه سانتیگراد و 50 میکروگرم در لیتر از هر PAH هدف (150 میکروگرم در لیتر غلظت اولیه کل) فراصوت شدند. امواج فراصوت توسط یک فراصوت از نوع شاخ UP400S (400W، 24kHz) اعمال شد، که قادر به کار در حالت پیوسته و یا در حالت پالس است. فراصوت UP400S مجهز به یک پروب تیتانیوم H7 با نوک قطر 7 میلی متر بود. واکنش ها در یک مخزن واکنش شیشه ای استوانه ای 200 میلی لیتری با شاخ تیتانیوم نصب شده در بالای مخزن واکنش و با استفاده از حلقه های O و یک شیر تفلون مهر و موم شده انجام شد. مخزن واکنش برای کنترل دمای فرآیند در حمام آب قرار داده شد. برای جلوگیری از هرگونه واکنش فتوشیمیایی ، کشتی با فویل آلومینیومی پوشانده شد.
نتایج تجزیه و تحلیل نشان داد که تبدیل PAH ها با افزایش مدت زمان فراصوت افزایش می یابد.
برای نفتالین ، تبدیل اولتراسونیک به کمک (قدرت سونوگرافی تنظیم شده به 150W) از 77.6٪ به دست آمده پس از 30 دقیقه افزایش یافت.
برای acenaphthylene، تبدیل اولتراسونیک به کمک (قدرت اولتراسوند تنظیم شده به 150W) از 77.6٪ به دست آمده پس از 30 دقیقه افزایش یافت. فراصوت با قدرت اولتراسوند 150W به 84.4٪ پس از 60 دقیقه.
برای فنانترن، تبدیل به کمک اولتراسونیک (قدرت اولتراسوند تنظیم شده به 150W) از 73.8٪ به دست آمده پس از 30 دقیقه افزایش یافت.
برای افزایش راندمان تخریب، پراکسید هیدروژن را می توان با افزودن یون آهن کارآمدتر استفاده کرد. نشان داده شده است که افزودن یون آهن دارای اثرات هم افزایی است که یک واکنش شبه فنتون را شبیه سازی می کند.
توصیه دستگاه:
UP400S با H7
مرجع / مقاله پژوهشی:
Psillakis, E.; گولا ، جی. Kalogerakis، N.; Mantzavinos، D. (2004): تخریب هیدروکربن های معطر چند حلقه ای در محلول های آبی توسط تابش مافوق صوت. مجله مواد خطرناک B108 ، 2004. 95–102.

حذف لایه اکسید از بسترها

کاربرد اولتراسونیک:
برای آماده سازی بستر قبل از رشد نانوسیم های CuO بر روی بسترهای مس، لایه اکسید ذاتی در سطح مس با امواج فراصوت نمونه در 0.7 M اسید کلریدریک به مدت 2 دقیقه حذف شد. نمونه به مدت 5 دقیقه در استون تمیز شد تا آلاینده های آلی از بین برود، کاملا با آب دیونیزه (DI) شستشو داده و در هوای فشرده خشک شد.
توصیه دستگاه:
UP200S یا 200 خیابان
مرجع / مقاله پژوهشی:
Mashock, M.; یو ، ک. کوی، اس.; مائو ، س. لو، جی. چن ، ج. (2012): تعدیل خواص سنجش گاز نانوسیم های CuO از طریق ایجاد اتصالات p-n با اندازه نانو گسسته بر روی سطح آنها. مواد کاربردی ACS & رابط ها 4، 2012. 4192-4199.

آزمایش های ولتامتری

کاربرد اولتراسونیک:
برای آزمایش های ولتامتری اولتراسوند پیشرفته، یک Hielscher 200 وات ultrasonicator UP200S مجهز به شاخ شیشه ای (نوک قطر 13 میلی متر) به کار گرفته شد. سونوگرافی با شدت 8 وات بر سانتی متر اعمال شد^–2.
با توجه به سرعت کند انتشار نانوذرات در محلول های آبی و تعداد بالای مراکز ردوکس در هر نانوذره، ولتامتری فاز محلول مستقیم نانوذرات تحت تأثیر اثرات جذب قرار می گیرد. به منظور تشخیص نانوذرات بدون تجمع ناشی از جذب، یک رویکرد تجربی باید با (i) غلظت کافی بالای نانوذرات، (ii) الکترودهای کوچک برای بهبود نسبت سیگنال به پشت زمین، یا (iii) انتقال جرم بسیار سریع انتخاب شود.
بنابراین، مک کنزی و همکاران (2012) از سونوگرافی قدرت استفاده کردند تا سرعت انتقال جرم نانوذرات به سمت سطح الکترود را به شدت بهبود بخشند. الکترود در تنظیمات آزمایشی خود مستقیما در معرض سونوگرافی با شدت بالا با فاصله الکترود به بوق 5 میلی متر و 8 وات بر سانتی متر قرار می گیرد^–2 شدت فراصوت و در نتیجه تحریک و تمیز کردن حفره ای. یک سیستم ردوکس test ، کاهش تک الکترونی Ru (NH3)₆³⁺ در آبی 1/0 مولار پتاسیم برای واسنجی سرعت انتقال جرم به دست آمده در این شرایط استفاده شد.
توصیه دستگاه:
UP200S یا 200 خیابان
مرجع / مقاله پژوهشی:
مک کنزی ، کی جی. Marken، F. (2001): الکتروشیمی مستقیم نانوذرات Fe2O3 در محلول آبی و جذب شده بر روی اکسید ایندیم آلاییده به قلع. شیمی کاربردی خالص, 73/12, 2001. 1885–1894.

فراصوت برای واکنش های سونوشیمیایی از آزمایشگاه تا مقیاس صنعتی

Hielscher ارائه می دهد طیف گسترده ای از ultrasonicators از هموژنایزر آزمایشگاه دستی تا فراصوت کامل صنعتی برای جریان های با حجم بالا. تمام نتایج به دست آمده در مقیاس کوچک در طول آزمایش، R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. فراصوت Hielscher قابل اعتماد، قوی و ساخته شده برای عملیات 24/7.
از ما بپرسید که چگونه فرآیند خود را ارزیابی، بهینه سازی و مقیاس بندی کنیم! خوشحالیم که در تمام مراحل به شما کمک می کنیم – از اولین آزمایشات و بهینه سازی فرآیند تا نصب در خط تولید صنعتی شما!