Hielscher Ultrasound Technology

Sonocatalysis – Ultrasonically na tinulungan ng Catalysis

Nakakaapekto sa Ultrasound ang katalista reaktibiti sa panahon ng catalysis pamamagitan ng pinahusay na masa-paglipat at enerhiya na input. Sa maraming catalysis, na kung saan ay ang magtutulak sa isang iba 't ibang yugto na ang mga reactants, ultrasonic pagkakakalat ay nagdaragdag ng mga ibabaw na lugar na makukuha na ang reactants.

Pinagmulan ng Catalysis

Catalysis ay ang proseso kung saan ang halaga ng isang nadagdagan ang kemikal na reaksyon (o nabawasan) sa pamamagitan ng isang katalista. Ang produksyon ng maraming kemikal ay nagsasangkot ng mga catalysis. Ang impluwensya sa reaksyon rate ay depende sa dalas ng kontak ng mga reactants sa pagtukoy ng rate na hakbang. Sa pangkalahatan, ang katalista dagdagan ang rate ng reaksyon at mas mababa ang enerhiya sa pagpapaaktibo sa pagbibigay ng reaksyon ng alternatibong landas sa reaksyon produkto. Para sa mga ito ang katalista ang reaksiyon sa isa o higit pang reactants na anyo intermediates na sa dakong huli na magbigay ng pangwakas na produkto. Ang huling hakbang binabago ang buhay ng katalista. Pamamagitan ng pagbaba ng aktibasyon enerhiya, mas molekular banggaan ay ang enerhiya na kinakailangan upang maabot ang estado ng transisyon. Sa ilang mga kaso na ginagamit ang mga catalysts baguhin ang selectivity ng isang kemikal na reaksyon.

Diagram na naglalarawan ng epekto ng isang katalista sa isang kimikal reaksyon X + Y upang makabuo ng Z Ang diagram sa kanan ay naglalarawan ng epekto ng isang katalista sa isang kimikal reaksyon X + Y upang makabuo ng Z. Ang katalista ay nagbibigay ng isang alternatibong landas (berde) sa isang mas mababang aktibasyon enerhiya Ea.

Ang mga epekto ng Ultrasound

Tunog ng wavelength sa hanay ng mga likido mula sa Mehikano 110 na 0.15mm para Dalasan sa pagitan ng 18kHz at 10MHz. Ito ay makabuluhang itaas molekular na sukat. Dahil dito, may ay walang direktang pagkabit sa tunog na parang may mga molecule ng isang kemikal na mga species. Ang mga epekto ng Ultrasound ay ng laki ng resulta ng mga Ultrasonic cavitation sa mga likido. Samakatwid, ultrasonically na tinulungan ng catalysis ay nangangailangan ng hindi bababa sa isang reagent sa likidong phase. Ultrasound ay nag-aambag heterogeno at homogenous na catalysis sa maraming paraan. Indibidwal na mga epekto maaari itinaguyod o nabawasan pag-aakma ng ultrasonic malawak at presyon ng likido.

Ultrasonic Dispersing at sa pamamagitan ng ultratunog

Kemikal na reaksiyon na kinasasangkutan ng mga reagents at isang katalista ng higit sa isang phase (heterogeno catalysis) ay limitado sa phase na hangganan tulad ng ito ay ang tanging lugar, kung saan ang mga reagent pati na rin ang katalista ay kasalukuyan. Pagkakalantad ng mga reagents at ang katalista sa isa 't isa ay isang pangunahing kadahilanan para sa maraming iba 't ibang phase kimiko reaksiyon. Para sa kadahilanang ito, ang mga partikular na ibabaw na lugar ng phase na hangganan ay nagiging maimpluwensiya para sa mga kemikal na rate ng reaksyon.

Graphic ay nagpapakita ng mga koneksyon sa pagitan ng tinga size at ibabaw na lugarUltrasound ay isang napaka-epektibong pamamaraan para sa pagkakawatak-watak ng solid at para sa mga Emulsification ng likido. Pamamagitan ng pagbabawas ng laki ng tinga/patak ng langis, ang kabuuang ibabaw na lugar sa phase na hangganan ay nagdaragdag sa parehong oras. Ang graphic sa kaliwa ay nagpapakita ng mga koneksyon sa pagitan ng tinga size at ibabaw na lugar sa kaso ng mga partikulo ng spherical o droplets (I-click para sa mas malaking view!). Habang tumitindi ang ibabaw ng hangganan ng phase nito ay ang kemikal na reaksyon rate. Para sa mga materyal na maraming magagawa ultrasonic cavitation partikulo at droplets ng maayos ang laki – Madalas makabuluhang ibaba 100 nanometers. Kung ang pagkakakalat o emulsyon ay nagiging kahit pansamantala matatag, ang pagsasabuhay ng ultrasonics ay maaaring kinakailangan lamang sa isang Inisyal na yugto ang kemikal na reaksyon. Isang inline ultrasonic reaktor para sa inisyal na paghahalo ng mga reagents at ang katalista ay maaari bumuo ng maiinam na laki particle/droplets sa napaka maikling panahon at sa mga rate ng daloy ng mataas. Magagamit ito kahit sa mataas na malapot na media.

Paglipat ng mass

Kapag reagents ang reaksiyon sa isang hangganan ng yugto, maipon ang mga produkto ng mga kemikal na reaksyon sa ibabaw ng contact. Ito ay hinaharangan ng iba pang mga molecule ng reagent mula sa pakikisalamuha sa ito hangganan ng phase. Mekanikal na gupitin pwersa na sanhi ng cavitational jet stream at acoustical streaming resulta sa daloy ng turbulent at materyal na transportasyon mula at sa ibabaw ng bahagyang o patak ng langis. Sa kaso ng mga droplets, ang mataas na gupitin ay maaaring humantong sa mga bumbilyang at kasunod na pagbubuo ng mga bagong droplets. Habang ang mga kemikal na reaksiyon na umuunlad sa paglipas ng panahon, isang paulit-ulit na sonication, e.g. dalawang yugto o recirculation, ay maaaring kailanganin upang i-maximize ang exposure ng mga reagents.

Input ng enerhiya

Ultrasonic cavitation ay isang natatanging paraan upang ilagay ang enerhiya sa mga kemikal na reaksyon. Kombinasyon ng jet likido mataas na bilis, mataas presyon (>1000atm) at mataas na temperatura (>5000 K), napakalaking heating at paglamig rate (>109KS-1) nagaganap sa kanilang lugar na puro sa panahon ang implosive compression ng cavitational bula. Kenneth Suslick says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Dagdagan sa reaktibiti

Cavitational pagguho sa ibabaw ng tinga bumubuo ng mga unpassivated, mataas na reaktibo rabaw. Buhay-alamang mataas na temperatura at pamimilit ay mag-ambag sa molekular pagkaagnas at pagtaas ng reaktibiti maraming kemikal species. Ultrasonic pag-iilaw ay maaaring gamitin sa paghahanda ng mga catalysts, e.g. upang makabuo ng aggregates ng mga partikulo ng laki ng multa. Ito 'y nagdudulot na amorposong katalista ang mga partikulo ng mataas na ibabaw ng partikular na area. Dahil sa pinagsama-samang istrakturang ito, ang gayong katalista maaaring ihiwalay mula sa mga produkto ng reaksyon (i.e. sa pamamagitan ng pagsasala).

Paglilinis ng ultrasonic

Madalas na catalysis ay nagsasangkot ng mga hindi ginustong sa pamamagitan ng-mga produkto, contaminations o ang mga impurities sa mga reagents. Ito ay maaaring humantong sa marawal na kalagayan at fouling sa ibabaw ng mga solido katalista. Fouling binabawasan ang nakalantad na katalista ibabaw at samakatuwid binabawasan ang kanyang kahusayan. Ito ay nangangailangan ng walang matanggal sa panahon ng proseso o sa recycle ang agwat sa paggamit ng iba pang mga kemikal sa proseso. Ultrasound ay isang epektibong paraan upang linisin ang katalista o tulungan ang katalista recycling ang proseso. Paglilinis ng ultrasonic ay marahil ang pinaka pangkaraniwan at kilalang aplikasyon ng makabagong. Ang impingement ng cavitational likidong jet at shock waves ng hanggang sa 104makalilikha ang ATM naisalokal gupitin pwersa, pagguho ng lupa at ang paggigiit ng ibabaw. Para sa pinong laki particle, mataas na bilis ng kasukatang tinga banggaan ay humantong sa ibabaw ng pagguho at maging ang paggiling at nakatayo. Ang mga banggaan ay maaaring maging sanhi ng lokal na panandaliang epekto ang temperatura ng mga Mehikano sa 3000K. Suslick ipinamalas, Ultrasound na epektibong Tinatanggal ibabaw de sink coatings. Ang pag-alis ng gayong passivating coatings kapansin-pansing mapabuti ang reaksyon rate para sa mga iba 't ibang reaksyon (Suslick 2008). Ang aplikasyon ng makabagong ay tumutulong upang mas mababa ang fouling na problema ng isang matibay na nagsisipangalat katalista sa panahon ng catalysis at nag-aambag sa paglilinis sa panahon ng proseso sa recycling ng katalista.

Ang mga halimbawa ng Ultrasonic Catalysis

May mga maraming halimbawa para ultrasonically tinulungan na catalysis at para sa ultrasonic paghahanda ng heterogeno katalista. Inirerekomenda namin ang Sonocatalysis artikulo ni Kenneth Suslick para sa isang komprehensibong pambungad. Hielscher supplies ultrasonic reactors sa paghahanda ng mga catalysts o catalysis, tulad ng mga catalytic transesterification para sa produksyon ng methylesters (i.e. mataba methylester = biodiesel).

Ultrasonic kagamitan para sa mga Sonocatalysis

Ultrasonic reaktor sa 7 x 1kW ultrasonic processors UIP1000hdHielscher ultrasonic aparato para sa paggamit sa mga paninda anumang sukat ng antas at para sa isang iba 't ibang mga proseso. Kabilang dito ang sonication ng lab sa maliit na mangkok pati na pang-industriya reactors at daloy ng cell. Para sa mga proseso ng paunang pagsusulit sa lab scale ang UP400S (400 watts) ay lubhang nababagay. Ito ay maaaring gamitin para sa batch proseso din para sa mga inline sonication. Para sa mga proseso ng pagsusuri at optimization bago scale up, inirerekumenda namin gamit ang UIP1000hd (1000 watts), tulad ng yunit na ito ay masyadong madaling ibagay at ang mga resulta na maaaring salungat pagkakasyahin linear na anumang mas malaking kapasidad. Para sa produksyon ng buong saklaw na nag-aalok kami ng ultrasonic aparato ng up sa 10kW at 16kW ultrasonic kapangyarihan. Kumpol ng ilang ng mga yunit na ito ay nagbibigay ng mataas na pagproseso ng mga kakayahan.

Kami ay natutuwa upang suportahan ang iyong proseso ng pagsusuri, optimization at masukat. Makipag-usap sa amin tungkol sa mga angkop na kagamitan o bisitahin ang aming mga laboratoryo ng proseso.

Humiling ng karagdagang impormasyon!

Mangyaring punan ang form na ito para humiling ng karagdagang impormasyon tungkol sa mga sonocatalysis at ultrasonically na tinulungan ng catalysis.









Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan sa Sonocatalysis at Ultrasonically na tinulungan ng Catalysis

Suslick, K. S.; Didenko, Y.; PANGIL, M. M.; Hyeon, T.; Kolbeck, K. J.; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M.; Wong, M. (1999): Tunog Cavitation at nito kemikal bunga, sa: Phil. isinalin ni Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353

Suslick, K. S.; Skrabalak, S. E. (2008): "Sonocatalysis" Sa Handbook ng heterogeno Catalysis, Vol. 4; Ertl, G.; Knzinger, H.; Schth, F.; Weitkamp, J., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, pp. 2006-2017