Synthèse et Réaction Sonochimique

Sonochemistry est l'application des ultrasons à des réactions chimiques et des processus. Le mécanisme à l'origine des effets sonochimiques dans les liquides est le phénomène de cavitation acoustique.

Les appareils de laboratoire à ultrasons et les appareils industriels Hielscher sont utilisés dans une large gamme de procédés sonochimiques. La cavitation ultrasonique intensifie et accélère les réactions chimiques telles que la synthèse et la catalyse.

Réactions sonochimiques

On peut observer les effets sonochimiques suivants dans les réactions chimiques et des processus:

  • augmenter la vitesse de réaction
  • augmentation de la production de réaction
  • consommation d'énergie plus efficace
  • sonochimiques méthodes pour la commutation de la voie de réaction
  • l'amélioration de la performance des catalyseurs de transfert de phase
  • évitement des catalyseurs de transfert de phase
  • utilisation de réactifs bruts ou techniques
  • activation des métaux et des matières solides
  • augmentation de la réactivité des réactifs ou des catalyseurs (cliquez ici pour en savoir plus sur la catalyse assistée par ultrasons)
  • l'amélioration de la synthèse des particules
  • revêtement de nanoparticules

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Homogénéisateurs à ultrasons installés en grappe de 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 homogénéisateurs à ultrasons de la modèle UIP1000hdT (7x 1kW de puissance ultrasonique) installé comme cluster pour les réactions sonochimiques à l'échelle industrielle.

Cavitation dans les liquides

La cavitation, c'est-à-dire la formation, la croissance et l'effondrement implosif des bulles dans un liquide. L'effondrement cavitaire produit un chauffage local intense (~ 5000 K), des pressions élevées (~ 1000 atm) et d'énormes taux de chauffage et de refroidissement (>109 K / sec) et des jets de liquide (~ 400 km / h). (Suslick 1998)

Cavitation au moyen de la UIP1000hd:

Cette vidéo montre la cavitation ultrasonore / acoustique dans l'eau - générée par le Hielscher UIP1000. La cavitation ultrasonique est utilisée pour de nombreuses applications liquides.

Cavitation ultrasonique dans les liquides à l'aide de l'UIP1000

des bulles de cavitation sont des bulles de vide. Le vide est réalisé par une surface en mouvement rapide d'un côté et un liquide inerte de l'autre. Les différences de pression résultant servent à surmonter la cohésion et les forces d'adhérence dans le liquide.

Cavitation peut être produite de différentes manières, telles que les buses Venturi, buses haute pression, la grande vitesse rotation ou transducteurs à ultrasons. Dans tous ces systèmes, l’énergie d’entrée se transforme en friction, de turbulences, de vagues et de cavitation. La fraction de l’énergie d’entrée qui se transforme en cavitation dépend de plusieurs facteurs décrivant le mouvement de la cavitation, matériel de production dans le liquide.

L'intensité de l'accélération est l'un des facteurs les plus importants qui influent sur la transformation efficace de l'énergie en cavitation. l'accélération plus élevée crée des différences de pression plus élevées. Cela augmente la probabilité de la création de vide bulles au lieu de la création d'ondes se propageant à travers le liquide. Ainsi, plus l'accélération est élevé, plus la fraction de l'énergie qui est transformée en cavitation. Dans le cas d'un transducteur à ultrasons, l'intensité de l'accélération est décrite par l'amplitude d'oscillation.

Des amplitudes plus élevées entraînent une création plus efficace de la cavitation. Les appareils industriels de Hielscher Ultrasonics peuvent créer des amplitudes allant jusqu'à 115 μm. Ces amplitudes élevées permettent un rapport de transmission de puissance élevée qui à son tour permet de créer des densités de puissance élevées allant jusqu'à 100 W / cm³.

En plus de l'intensité, le liquide doit être accélérée de façon à créer des pertes minimales en termes de turbulences, la friction et la génération d'ondes. Pour cela, la meilleure façon est une direction unilatérale du mouvement.

L'échographie est utilisée en raison de ses effets dans les processus, tels que:

  • préparation de métaux activés par réduction de sels de métaux
  • génération de métaux activés par sonication
  • synthèse sonochimique des particules par précipitation des oxydes métalliques (Fe, Cr, Mn, Co), par exemple pour une utilisation en tant que catalyseurs
  • l'imprégnation des métaux ou des halogénures de métaux sur des supports
  • préparation de solutions de métaux activés
  • Les réactions impliquant des métaux par l'intermédiaire généré in situ des espèces organoéléments
  • des réactions faisant intervenir des solides non métalliques
  • la cristallisation et la précipitation des métaux, des alliages, des zéolithes et d'autres solides
  • modification de la morphologie de surface et la taille des particules par des collisions entre particules à grande vitesse
    • formation de matériaux nanostructurés amorphes, y compris les métaux de transition de surface spécifique élevée, des alliages, des carbures, des oxydes et des colloïdes
    • agglomération des cristaux
    • le lissage et le retrait du revêtement d'oxyde de passivation
    • micromanipulation (fractionnement) de petites particules
  • dispersion des solides
  • préparation de colloïdes (Ag, Au, Q taille CdS)
  • intercalation de molécules hôtes dans des solides lamellaires inorganiques d'accueil
  • sonochemistry de polymères
    • la dégradation et la modification de polymères
    • synthèse de polymères
  • sonolyse de polluants organiques dans l'eau
L'ultrasonication est connue pour améliorer les réactions de transestérification, ce qui donne par exemple des esters méthyliques et des polyols plus élevés. Hielscher Ultrasonics fabrique des sondes ultrasoniques industrielles et des réacteurs pour des débits élevés.

Réacteur à ultrasons de 16 000 watts pour une transestérification en ligne améliorée par voie sonochimique.

Équipement sonochimique

La plupart des processus sonochimiques mentionnés peuvent être post-équipement de travail en ligne. Nous serons heureux de vous aider à choisir l'équipement sonochimique pour vos besoins de traitement. Pour la recherche et les essais des processus que nous recommandons à nos appareils de laboratoire ou ensemble UIP1000hdT.

Le cas échéant, certifiés ATEX FM et dispositifs et des réacteurs à ultrasons (par exemple UIP1000-Exd) Sont disponibles pour la sonication des produits chimiques inflammables et des formulations de produits dans des environnements dangereux.

Cavitation Changements Réactions décyclisation

Ultrasonication est un mécanisme alternatif à la chaleur, la pression, la lumière ou l'électricité pour initier des réactions chimiques. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, et leur équipe au Chimie Faculté à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign puissance ultrasonique utilisé pour déclencher et manipuler des réactions d'ouverture de cycle. Sous sonication, les réactions chimiques générées produits différents de ceux pré- par des règles de symétrie des orbitales (Nature 2007, 446, 423). Le groupe lié mécaniquement isomères sensibles à la benzocyclobutène 1,2-disubstitués de deux chaînes de polyethylene glycol, l'énergie ultrasonique appliquée, et analysé les solutions en vrac à l'aide de C13 la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire. Les spectres ont montré qu'à la fois les isomères cis et trans fournissent le même produit à cycle ouvert, celui attendu à partir de l'isomère trans. Bien que l'énergie thermique provoque un mouvement brownien aléatoire des réactifs, l'énergie mécanique de ultrasonication fournit une direction de mouvements atomiques. Par conséquent, les effets cavitationnels dirigent efficacement l'énergie en forçant la molécule, la surface de remodeler l'énergie potentielle.

L'ultrasonication améliore la synthèse ascendante des nanoparticules.

Les ultrasons de type sonde comme le UP400St intensifier la synthèse de nanoparticules. La voie sonochimique est simple, efficace, rapide et fonctionne avec des produits chimiques non toxiques dans des conditions douces.

Ultrasons à haute performance pour la sonochimie

Hielscher Ultrasonics fournit des appareils de traitement par ultrasons pour le laboratoire et l'industrie. Tous les appareils Hielscher sont des machines à ultrasons très puissantes et robustes, conçues pour un fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7 à pleine charge. La commande numérique, les réglages programmables, la surveillance de la température, l'enregistrement automatique des données et le contrôle à distance par navigateur ne sont que quelques-unes des caractéristiques des appareils à ultrasons Hielscher. Conçus pour des performances élevées et un fonctionnement confortable, les utilisateurs apprécient la sécurité et la facilité de manipulation des équipements Hielscher Ultrasonics. Les processeurs ultrasoniques industriels Hielscher délivrent des amplitudes allant jusqu'à 200µm et sont idéaux pour les applications lourdes. Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes à ultrasons personnalisées sont disponibles.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

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Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur les processeurs à ultrasons, les applications et le prix. Nous serons heureux de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un système à ultrasons répondant à vos besoins !









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Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.