Hielscher Ultrasound Technology

Sonocatalysis – Ultrasjoen assistearre katalysis

Ultrasonication beynfloedet de reaktiviteit fan katalysator by de katalyse troch fersterkende massa transfer en enerzjyynfier. Yn heterogene katalysis, wêr't de katalysator in oare faze is oan de reactanten, fergruttet de ultrasjonale fersprieding it oerflak foar de reactinten.

Eftergrûn fan katalysis

Catalysis is proses dêr't de taryf fan in De gemyske reaksje wurdt ferhege (of fermindere) mei in katalysator. De produksje fan in protte chemiken omfettet de katalysis. De ynfloed op 'e reakratearring hinget ôf fan' e frekwinsje fan kontakt fan 'e reactinten yn' e taryfbestimmende stap. Yn it algemien groeien de katalysers de reaksjekering en fergrutsje de aktivearring enerzjy troch in alternatyf reaktive paad nei it reageprodukt te jaan. Hjirmei reagearje de katalysers mei ien of mear reaktinten om tuskenwurkers te meitsjen dy't letter it lêste produkt jaan. De lêste stap reagearret de katalysator. Troch it fergrutsje fan de aktivearjende enerzjy, mear molekulêre oanslach hawwe de enerzjy nedich om de oergongstatus te berikken. Yn guon gefallen kinne katalysers brûkt wurde om de seleksjens te feroarjen fan in gemyske reaksje.

Diagram jout it effekt fan in katalysator yn in gemyske reaksje X + Y om Z te meitsjen De diagram Oan 'e rjochter lit de effekt fan in katalysator yn in gemyske reaksje X + Y meitsje om Z te te meitsjen. De katalysator jout in alternatyf poadium (griene) mei in legere aktivearje Energy Ea.

Effekten fan Ultrasonication

Acoustyske waadlinigens yn flakten fariearje fan ûngefear. 110 oant 0,15mm foar frequinsjes tusken 18kHz en 10MHz. Dit is dúdlik boppe molekulêre diminsjes. Om dy reden is der gjin direkte ferbining fan it akoestysk fjild mei molekulen fan in gemyske soarte. De effekten fan ultrasonication binne in grut nivo in resultaat fan de Ultrasjonele kavitation yn floeistoffen. Dêrom fereasket ultrasjoen assistinte katalysis op syn minst ien reagens yn fleske faze te wêzen. Ultrasonication draacht by oan heterogene en homogene katalysis op folle manieren. Yndividuele effekten kinne befoardere wurde of ferminderje oan de ultrasonic amplitude en flüssige druk.

Ultrasjonele dispersoanen en emulgjende

Chemyske reaksjes mei reagenzjes en in katalysator fan mear as ien faze (heterogene katalysis) binne beheind ta de fazegrinse, om't dit de iennichste plak is, dêr't de reagens en de katalysator oanwêzich binne. Beljochting fan 'e reagenzjes en fan' e katalysator nei elkoar is in a wichtige faktor foar in soad multi-faze-chimene reaksjes. Om dy reden wurdt it spesifike oerflak fan 'e fazegrinze ynfloedryk foar de gemyske fariant fan reaksje.

Grafyk toant de korrelaasje tusken partikelgrutte en oerflakUltrasonication is in tige effektive middel foar de dispersie fan fêste heuvels en foar de emulginning fan flakten. Troch it ferminderjen fan 'e dielen / dropletgrutte ferheget it totale oerflak fan' e faze grins tagelyk. De grafyk nei links litte de korrelaasje tusken partikelgrutte en oerflak yn it gefal fan spherike dieltsjes of druppels sjen (Klik foar gruttere werjefte!). As it fazegrenzende oerflak fergruttet, sa docht de gemyske reaksje taryf. Foar in protte materialen kin de ultrasoanlike kavitaasje dieltsjes en drippen meitsje tige fyn grutte – faak signifikant ûnder 100 nanometers. As de fersprieding of emulsje minstens tydlik stabyl wurdt, wurdt de tapassing fan Ultrasoanen kinne allinich op in earste faze ferplicht wurde fan de gemyske reaksje. In ynline-ultrasonsreaktor foar it earste inisjearjen fan 'e reagenzjes en de katalysator kin in koart tiidsfeart en folle grutte fermogens in fyn grutte groeistoffen / droplets generearje. It kin ek tapast wurde oan heul wiskundige media.

Mass-Transfer

As reagenzjes reagearje op in fazegrinze, sammelje de produkten fan 'e gemyske reaksje op' e kontaktflater. Dit blokket oare reagent molekulen út yntegraasje op dizze faze grins. Mechanyske skearkrêften dy't feroarsake binne troch cavitational jetstreamen en akoestyske streamingen, jouwe in turbulente streaming en materiaaltransport fan en nei partikulier of ferdylflakken. Yn it gefal fan druppels kin de hege skuor liede ta de koaleszinsje en de folgjende formaasje fan nije druppels. As de gemyske reaksje oer de tiid troch giet, kin in werhellende sonication, bygelyks twa-stap of weromreis, ferplicht wurde De eksposysje fan 'e reagenzjes maksimale maksimalisearje.

Energy Ynfier

Ultrasjonele kavitation is in unike manier foar Enerzjy yn gemyske reaksjes. In kombinaasje fan hege flugge flinters, hege druk (>1000atm) en hege temperatueren (>5000K), enoarme heuliging en koelingpriizen (>109ks-1) komme lokale konsintrearre by de ymplosive kompresje fan kavitative bollen. kenneth Suslick says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Ferheegje yn reaktiviteit

Kavitale erosion op dieltsjes Generearret ûnpost, heech reaktive oerienkomsten. Koarte libbens heech en temperatuer drage bydrage oan molekulêre ûntbining en fergrutsje de reaktiviteit fan in protte gemyske soarten. Ultrasjonele bestraffing kin brûkt wurde yn 'e tarieding fan katalysts, bygelyks om aggregaten fan feinzjemiddels te meitsjen. Dit produkt amorphous katalysers dieltsjes fan hege spesifike oerflak krite. Troch dizze aggregate struktuer kinne sokke katalysers ôfskiede wurde fan 'e reaktionsprodukten (dus troch filtraasje).

ultrasonic reiniging

Faak wurdt de katalysemint unwanted by-produkten, kontaminten of ûnreplikingen yn 'e reagenzjes behannele. Dit kin liede ta degradaasje en foulje op it oerflak fan fêste katalysers. Ferbining fergruttet de eksposearre katalysersflakke en ferrint dêrtroch syn effektiviteit. It hat net nedich om te ferwiderjen yn 't proses of yn recycling-yntervinsjes mei oare prosesykymi's. Ultrasonication is in effektive middels skjin katalysers of assistint fan it katalysersrecycling-proses. Ultrasonyske reiniging is wierskynlik it meast foarkommende en bekende tapassing fan ultrasanen. It beynfloedzjen fan kavitaasjale floeistofjets en skokwellen fan oant 104Atm kin lokale skriklike krêften meitsje, eroaze en oerflakpit. Foar fynstige partikuliere groei, hege tastân tusken-partikel-kollisions liedt ta oerflak fan erosion en sels mingd en milling. Dizze oandacht kin lokale transiente ynfloomtemperatueren fan ûngefear. 3000K. Suslick demonstraasje, dat ultrasonication effektyf feroare subsymoedige lagen. De ûntbining fan sokke passive linen ferbetteret dramatysk oan reaksjes foar in grut ferskaat oan reaksjes (Suslick 2008). De applikaasje fan ultrasonics helpt om it fûleprobleem fan in fêste dissertearre katalysator yn 'e katalysis te ferleegjen en draacht by oan de reiniging by it reitsjen fan it katalysersrecycling.

Examples of Ultrasound Catalysis

Der binne in soad foarbylden foar ultrasjoen assistinte katalysis en foar de ultrasoanlike tarieding fan heterogene katalysers. Wy advisearje it Sonocatalysis artikel fan Kenneth Suslick foar in wiidweidige ynlieding. Hielscher leveret ultrasone reactoaren foar de tarieding fan katalysers of katalysis, lykas de katalytyske transferifikaasje foar de produksje fan methylesters (bg fatty methylester = biodiesel).

Ultrasonyske foarsjenning foar Sonocatalysis

Ultrasonic Reactor mei 7 x 1kW ultrasone proses UIP1000hdHielscher fertelt ultrasone apparaten foar it gebrûk by elke skaal en foar in ferskaat oan prosessen. Dit befettet laboratory sonication yn lytse flesjes as ek Yndustriëre reaktoren en streamszellen. Foar it earste testproses yn labele skaal de UP400S (400 Watt) is tige gaadlik. It kin brûkt wurde foar batchprosessen lykas foar ynline-sonication. Foar prosesproses en optimisaasje foar skaalfergrutting moatte wy it gebrûk meitsje fan de UIP1000hd (1000 watts), lykas dizze ienheden binne tige oanpasber en resultaten con linear oanwêzich nei in gruttere kapasiteit. Foar folsleine skaalproduksje biede wy ultrasone apparaten fan oant op 10kW en 16kW ultrasone krêft. Clusters fan ferskate soksoarte apparaten jouwe in hege ferwurkingskapasiteit.

Wy sille bliid wêze dat jo proseduere hifet, optimisearje en skale is. Sprek mei ús oer gaadlike apparatuer of besykje ús proses laboratorium.

Freegje mear ynformaasje!

Folje asjebleaft dit formulier om mear ynformaasje te freegjen oer sonocatalysis en ultrasjonele assistinte katalysis.









Besykje ús Privacy Policy.


Literatuer op Sonocatalysis en Ultrasjoen assistearre katalysis

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, WB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Acoustic Cavitation en its Chemical Consequences, yn: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.

Suslick, KS; Skrabalak, SE (2008): "Sonocatalysis" Yn 'e hânboek fan' e heterogeneale katalysis, vol. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, ​​J., Eds .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, pagina 2006-2017.