અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી હલનચલન કરાવવામાં આવતાં સતત હલાવવામાં આવતાં ટાંકી રિએક્ટરો

સતત હલાવવામાં આવતાં ટાંકી રિએક્ટરો (CSTR)નો ઉત્પ્રેરણ, ઇમલ્શન રસાયણશાસ્ત્ર, પોલિમરાઇઝેશન, સંશ્લેષણ, નિષ્કર્ષણ અને સ્ફટિકીકરણ સહિતની વિવિધ રાસાયણિક અભિક્રિયાઓ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ધીમી અભિક્રિયા ગતિકી એ CSTRમાં એક સામાન્ય સમસ્યા છે, જેને પાવર અલ્ટ્રાસોનિકેશનના ઉપયોગથી સરળતાથી દૂર કરી શકાય છે. પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી થતું તીવ્ર મિશ્રણ, હલનચલન અને સોનોકેમિકલ અસરો અભિક્રિયા ગતિકીને વેગ આપે છે અને રૂપાંતરણ દરમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. કોઈપણ કદના ઘનફળવાળા CSTRમાં અલ્ટ્રાસોનિકેટરો સરળતાથી સંકલિત કરી શકાય છે.

સતત હલાવવામાં આવતા ટાંકી રિએક્ટરમાં પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શા માટે લાગુ કરવું?

સતત હલાવવામાં આવતું ટાંકી રિએક્ટર (CSTR, અથવા સરળ રીતે હલાવવામાં આવતું ટાંકી રિએક્ટર (STR)) તેની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓમાં બેચ રિએક્ટર સાથે ઘણું સામ્ય ધરાવે છે. મુખ્ય મહત્ત્વનો તફાવત એ છે કે સતત હલાવવામાં આવતા ટાંકી રિએક્ટર (CSTR)ની ગોઠવણીમાં સામગ્રીનો પ્રવાહ રિએક્ટરની અંદર અને બહાર સતત જળવાઈ રહેવો આવશ્યક છે. ગુરુત્વાકર્ષણથી થતા પ્રવાહ દ્વારા અથવા પંપનો ઉપયોગ કરીને બળપૂર્વક પરિભ્રમણ કરાવવામાં આવતા પ્રવાહ દ્વારા રિએક્ટરમાં સામગ્રી પૂરી પાડી શકાય છે. CSTRને ક્યારેક બેક-મિક્સ્ડ ફ્લો રિએક્ટર (BMR) કહેવામાં આવે છે.
બે કે તેથી વધુ પ્રવાહીઓને હલાવવાની જરૂર હોય ત્યારે સામાન્ય રીતે CSTRનો ઉપયોગ થાય છે. CSTRનો એકલ રિએક્ટર તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે અથવા જુદી જુદી સાંદ્રતાવાળા પ્રવાહો અને અભિક્રિયાના તબક્કાઓ માટે ગોઠવણોની શ્રેણી તરીકે સ્થાપિત કરી શકાય છે. એકલ ટાંકી રિએક્ટરના ઉપયોગ ઉપરાંત, વિવિધ ટાંકીઓની ક્રમિક સ્થાપના (એક પછી એક) અથવા કાસ્કેડ ગોઠવણીનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન શા માટે? અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને હલનચલન તેમજ પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સોનોકેમિકલ અસરો રાસાયણિક અભિક્રિયાઓની કાર્યક્ષમતામાં ફાળો આપે છે તે સુવિદિત છે. અલ્ટ્રાસોનિક કંપનો અને કેવિટેશનને કારણે સુધરેલું મિશ્રણ અને કણોના કદમાં થતો ઘટાડો ગતિકીને નોંધપાત્ર વેગ આપે છે અને રૂપાંતરણ દર વધારે છે. સોનોકેમિકલ અસરો રાસાયણિક અભિક્રિયાઓ શરૂ કરવા અને રાસાયણિક અભિક્રિયામાર્ગો બદલવા માટે જરૂરી ઊર્જા પૂરી પાડી શકે છે તથા વધુ સંપૂર્ણ અભિક્રિયાને કારણે વધુ ઉપજ આપી શકે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે તીવ્ર બનાવેલા CSTRનો નીચેના જેવા ઉપયોગો માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે:

• વિષમાંગી પ્રવાહી–પ્રવાહી અભિક્રિયાઓ
• વિષમાંગી ઘન–પ્રવાહી અભિક્રિયાઓ
• સમાંગી પ્રવાહી-અવસ્થાની અભિક્રિયાઓ
• વિષમાંગી વાયુ–પ્રવાહી અભિક્રિયાઓ
• વિષમાંગી વાયુ–ઘન–પ્રવાહી અભિક્રિયાઓ

ઝડપી રાસાયણિક સંશ્લેષણ પ્રણાલી તરીકે અલ્ટ્રાસોનિકેશન

ઝડપી સંશ્લેષણ રસાયણશાસ્ત્ર એ રાસાયણિક સંશ્લેષણ શરૂ કરવા અને તેની તીવ્રતા વધારવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી એક નવીન અભિક્રિયા તકનીક છે. રિફ્લક્સ હેઠળ કેટલાક કલાકો કે દિવસોની જરૂર પડતી હોય તેવા પરંપરાગત અભિક્રિયામાર્ગોની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રોત્સાહિત સંશ્લેષણ રિએક્ટરો અભિક્રિયાનો સમયગાળો ઘટાડીને માત્ર થોડી મિનિટો કરી શકે છે, જેના પરિણામે સંશ્લેષણ અભિક્રિયાને નોંધપાત્ર વેગ મળે છે. અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણની તીવ્રતામાં થતો વધારો ધ્વનિક કેવિટેશનના કાર્યસિદ્ધાંત અને સ્થાનિક રીતે સીમિત અતિતાપન સહિત તેની સાથે સંકળાયેલાં બળો પર આધારિત છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, ધ્વનિક કેવિટેશન અને સોનોકેમિસ્ટ્રી વિશે આગળના વિભાગમાં વધુ જાણો.

અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન અને તેની સોનોકેમિકલ અસરો

જ્યારે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ઊર્જા પ્રવાહીઓ અથવા સ્લરીમાં સંયોજિત કરવામાં આવે છે ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિક (અથવા ધ્વનિક) કેવિટેશન થાય છે. કેવિટેશન એ પ્રવાહી અવસ્થામાંથી બાષ્પ અવસ્થામાં થતું સંક્રમણ છે, જે પ્રવાહીનું દબાણ તેના બાષ્પદબાણના સ્તર સુધી ઘટવાથી થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન અત્યંત ઊંચાં કર્તન બળો અને 1000m/s સુધીની ગતિ ધરાવતા પ્રવાહી જેટ ઉત્પન્ન કરે છે. આ પ્રવાહી જેટ કણોને વેગ આપે છે અને કણો વચ્ચે અથડામણો સર્જે છે, જેના કારણે ઘન પદાર્થોના કણો અને ટીપાંનું કદ ઘટે છે. વધુમાં – અંદરની તરફ ધસી પડતા કેવિટેશન પરપોટાની અંદર અને તેની એકદમ નજીકના સ્થાનિક વિસ્તારમાં – સેંકડો વાતાવરણ જેટલા અત્યંત ઊંચા દબાણ અને હજારો ડિગ્રી કેલ્વિન જેટલાં તાપમાન ઉત્પન્ન થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક પ્રક્રિયાકરણ પદ્ધતિ હોવા છતાં, તે સ્થાનિક વિસ્તાર પૂરતો સીમિત અત્યંત ઊંચો તાપમાન વધારો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. કેવિટેશન પરપોટા ધસી પડે ત્યારે તેમની અંદર અને તેમની એકદમ નજીક ઉત્પન્ન થતાં તીવ્ર બળોને કારણે આવું થાય છે, જ્યાં સહેલાઈથી અનેક હજાર ડિગ્રી સેલ્સિયસ જેટલાં તાપમાન પ્રાપ્ત થઈ શકે છે. સમગ્ર દ્રાવણમાં, એક પરપોટો અંદરની તરફ ધસી પડવાથી થતો તાપમાન વધારો લગભગ નગણ્ય હોય છે, પરંતુ કેવિટેશનનાં ગરમ સ્થળોમાં જોવા મળતા અસંખ્ય કેવિટેશન પરપોટામાંથી થતું ઉષ્માનું વિસરણ (જેમ કે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે સોનિકેશન કરવાથી ઉત્પન્ન થાય છે) આખરે સમગ્ર દ્રાવણના તાપમાનમાં માપી શકાય તેવો વધારો કરી શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન અને સોનોકેમિસ્ટ્રીનો લાભ પ્રક્રિયાકરણ દરમિયાન તાપમાનની અસરોને નિયંત્રિત કરી શકવામાં રહેલો છે: શીતક જેકેટ ધરાવતી ટાંકીઓ તેમજ સ્પંદિત સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સમગ્ર દ્રાવણનું તાપમાન નિયંત્રિત કરી શકાય છે. Hielscher Ultrasonicsનાં અત્યાધુનિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર તાપમાનની ઉપલી મર્યાદા પહોંચી જાય ત્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડને વિરામ આપી શકે છે અને નિર્ધારિત ∆Tનું નીચલું મૂલ્ય પ્રાપ્ત થતાં જ અલ્ટ્રાસોનિકેશન ફરી ચાલુ કરી શકે છે. ઉષ્મા પ્રત્યે સંવેદનશીલ અભિકારકોનો ઉપયોગ થતો હોય ત્યારે આ ખાસ મહત્વનું છે.

સોનોકેમિસ્ટ્રી અભિક્રિયાની ગતિકી સુધારે છે

સોનિકેશન તીવ્ર કંપનો અને કેવિટેશન ઉત્પન્ન કરતું હોવાથી રાસાયણિક ગતિકીને અસર થાય છે. રાસાયણિક પ્રણાલીની ગતિકી કેવિટેશન પરપોટાના વિસ્તરણ અને અંદરની તરફ ધસી પડવા સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે અને તે દ્વારા પરપોટાની ગતિની ગતિશીલતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. રાસાયણિક અભિક્રિયાના દ્રાવણમાં ઓગળેલા વાયુઓ ઉષ્મીય અસરો અને રાસાયણિક અસરો એમ બંને દ્વારા સોનોકેમિકલ અભિક્રિયાનાં લક્ષણોને અસર કરે છે. ઉષ્મીય અસરો કેવિટેશન પોલાણની અંદર પરપોટો ધસી પડે ત્યારે પ્રાપ્ત થતાં મહત્તમ તાપમાનને પ્રભાવિત કરે છે; રાસાયણિક અસરો અભિક્રિયામાં સીધા સંકળાયેલા વાયુઓની અસરોમાં ફેરફાર કરે છે.
Suzuki યુગ્મન અભિક્રિયાઓ, અવક્ષેપન, સ્ફટિકીકરણ અને ઇમલ્શન રસાયણશાસ્ત્ર સહિત ધીમી અભિક્રિયા ગતિકી ધરાવતી વિષમાંગી અને સમાંગી અભિક્રિયાઓ ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને તેની સોનોકેમિકલ અસરો દ્વારા શરૂ કરવા અને આગળ વધારવા માટે વિશેષ અનુકૂળ છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ફેર્યુલિક એસિડના સંશ્લેષણ માટે, 180 W શક્તિએ ઓછી આવૃત્તિના (20kHz) સોનિકેશનથી 60°C પર 3 hમાં ફેર્યુલિક એસિડની 94% ઉપજ મળી હતી. Truong et al. (2018)નાં આ પરિણામો દર્શાવે છે કે ઓછી આવૃત્તિના ઉપયોગથી (હોર્ન પ્રકાર અને ઉચ્ચ શક્તિવાળા વિકિરણથી) રૂપાંતરણ દર નોંધપાત્ર રીતે સુધર્યો હતો અને 90% કરતાં વધુ ઉપજ મળી હતી.

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે તીવ્ર બનાવેલું ઇમલ્શન રસાયણશાસ્ત્ર

ઇમલ્શન રસાયણશાસ્ત્ર જેવી વિષમાંગી પ્રતિક્રિયાઓને શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગથી નોંધપાત્ર લાભ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન દરેક પ્રાવસ્થાનાં ટીપાંને નાનાં કરે છે અને તેમને એકબીજામાં સમાનરૂપે વિતરિત કરીને સબ-માઇક્રોન અથવા નેનો-ઇમલ્શન બનાવે છે. નેનો કદનાં ટીપાં અન્ય ટીપાં સાથે આંતરક્રિયા કરવા માટે અત્યંત વધેલું સપાટી ક્ષેત્રફળ પૂરું પાડતાં હોવાથી, દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ અને પ્રતિક્રિયા દરમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે. સોનિકેશન હેઠળ, સામાન્ય રીતે ધીમી ગતિકી માટે જાણીતી પ્રતિક્રિયાઓમાં રૂપાંતરણ દરમાં ભારે સુધારો, વધુ ઉપજ, ઓછાં આડપેદાશો અથવા કચરો અને વધુ સારી એકંદર કાર્યક્ષમતા જોવા મળે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી સુધારેલું ઇમલ્શન રસાયણશાસ્ત્ર ઘણી વાર ઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશન માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, પોલિમર મિશ્રણો, જળ આધારિત ચોંટાડવાના પદાર્થો અને વિશિષ્ટ પોલિમરો બનાવવા માટે.

રાસાયણિક રિએક્ટર ખરીદતાં પહેલાં તમારે જાણવી જોઈએ એવી 10 બાબતો

જ્યારે તમે રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે રાસાયણિક રિએક્ટર પસંદ કરો છો, ત્યારે રાસાયણિક રિએક્ટરની શ્રેષ્ઠ રચનાને પ્રભાવિત કરતાં ઘણાં પરિબળો હોય છે. જો તમારી રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં બહુપ્રાવસ્થાવાળી, વિષમાંગી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ સામેલ હોય અને પ્રતિક્રિયાની ગતિકી ધીમી હોય, તો સફળ રાસાયણિક રૂપાંતરણ અને રાસાયણિક રિએક્ટરના આર્થિક રીતે પરવડે તેવા (સંચાલન) ખર્ચ માટે રિએક્ટરમાં હલનચલન અને પ્રક્રિયાનું સક્રિયકરણ આવશ્યક પ્રભાવક પરિબળો છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન રાસાયણિક બેચ રિએક્ટરો અને ઇનલાઇન પ્રતિક્રિયા પાત્રોમાં પ્રવાહી–પ્રવાહી અને પ્રવાહી–ઘન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ગતિકીમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. તેથી, રાસાયણિક રિએક્ટરમાં અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબનું એકીકરણ રિએક્ટરનો ખર્ચ ઘટાડી શકે છે અને એકંદર કાર્યક્ષમતા તથા અંતિમ ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુધારી શકે છે.
ઘણી વાર, રાસાયણિક રિએક્ટર ઇજનેરીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી પ્રક્રિયા સુધારવા અંગેના જ્ઞાનનો અભાવ હોય છે. રાસાયણિક રિએક્ટરની કામગીરી પર શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલન, ધ્વનિક કેવિટેશન અને સોનોકેમિકલ અસરોના પ્રભાવ અંગે ઊંડાણપૂર્વકના જ્ઞાન વિના, રાસાયણિક રિએક્ટરનું વિશ્લેષણ અને પરંપરાગત રચનાનાં મૂળભૂત સિદ્ધાંતો માત્ર ઊતરતી ગુણવત્તાનાં પરિણામો જ આપી શકે છે. નીચે તમને રાસાયણિક રિએક્ટરની રચના અને અનુકૂલન માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સના મૂળભૂત લાભોની ઝાંખી મળશે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી તીવ્રીકૃત સતત હલાવાતા ટાંકી રિએક્ટર (CSTR)ના ફાયદા

• • પ્રયોગશાળા અને ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી સુધારેલાં રિએક્ટરો:
    સરળતાથી વ્યાપ વધારવાની ક્ષમતા: અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો પ્રયોગશાળાના કદ, પાઇલટ અને મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે સરળતાથી ઉપલબ્ધ છે
    પુનરુત્પાદિત / પુનરાવર્તિત કરી શકાય તેવાં પરિણામો ચોકસાઈથી નિયંત્રિત કરી શકાય તેવા અલ્ટ્રાસોનિક પરિમાણોને કારણે મળે છે
    ક્ષમતા અને પ્રતિક્રિયાની ઝડપ: અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી તીવ્રીકૃત પ્રતિક્રિયાઓ વધુ ઝડપી હોય છે અને તેથી વધુ આર્થિક હોય છે (ઓછો ખર્ચ)
  • સોનોકેમિસ્ટ્રી સામાન્ય તેમજ વિશિષ્ટ હેતુઓ માટે લાગુ પડે છે

– અનુકૂલનક્ષમતા અને બહુમુખી ઉપયોગિતા, ઉદાહરણ તરીકે, સ્થાપન અને ગોઠવણીના લવચીક વિકલ્પો તથા આંતરવિષયક ઉપયોગ

• વિસ્ફોટક વાતાવરણમાં અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે
  – પર્જિંગ (ઉદાહરણ તરીકે, નાઇટ્રોજનનું આવરણ)
  – કોઈ ખુલ્લી સપાટી નથી
• સરળ સફાઈ: સ્વયંસફાઈ (CIP – સ્થાપિત સ્થાને જ સફાઈ)
• રચના માટે તમારી પસંદગીની સામગ્રી પસંદ કરો
  – કાચ, સ્ટેઇનલેસ સ્ટીલ, ટાઇટેનિયમ
  – કોઈ ફરતી સીલ નથી
  – સીલંટની વિશાળ પસંદગી
• અલ્ટ્રાસોનિકેટરોનો ઉપયોગ તાપમાનની વિશાળ શ્રેણીમાં કરી શકાય છે
• અલ્ટ્રાસોનિકેટરોનો ઉપયોગ દબાણની વિશાળ શ્રેણીમાં કરી શકાય છે
• અન્ય તકનીકો સાથે સહક્રિયાત્મક અસર, ઉદાહરણ તરીકે, વિદ્યુતરસાયણશાસ્ત્ર (સોનો-વિદ્યુતરસાયણશાસ્ત્ર), ઉત્પ્રેરણ (સોનો-ઉત્પ્રેરણ), સ્ફટિકીકરણ (સોનો-સ્ફટિકીકરણ) વગેરે.
• બાયોરિએક્ટરોની કામગીરી સુધારવા માટે સોનિકેશન આદર્શ છે, ઉદાહરણ તરીકે, આથવણમાં.
• દ્રાવણ / ઓગળવું: દ્રાવણની પ્રક્રિયાઓમાં કણો એક પ્રાવસ્થામાંથી બીજી પ્રાવસ્થામાં જાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ઘન કણો પ્રવાહીમાં ઓગળે છે. હલનચલનની તીવ્રતા પ્રક્રિયાની ઝડપને પ્રભાવિત કરતી હોવાનું જણાયું છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન હેઠળ ઘણા નાના સ્ફટિકો, પરંપરાગત રીતે હલાવાતા બેચ રિએક્ટરોમાંના એક સ્ફટિક કરતાં ઘણી વધુ ઝડપથી ઓગળે છે. અહીં પણ, ઝડપમાં તફાવતનું કારણ કણોની સપાટી પરના દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણના જુદા જુદા દરમાં રહેલું છે. ઉદાહરણ તરીકે, અતિસંતૃપ્ત દ્રાવણો બનાવવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ થાય છે, જેમ કે સ્ફટિકીકરણની પ્રક્રિયાઓમાં (સોનો-સ્ફટિકીકરણ).
• અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા પ્રોત્સાહિત રાસાયણિક નિષ્કર્ષણ:
  – પ્રવાહી–ઘન, દા.ત. વનસ્પતિમાંથી નિષ્કર્ષણ, રાસાયણિક નિષ્કર્ષણ
  – પ્રવાહી–પ્રવાહી: જ્યારે પ્રવાહી–પ્રવાહી નિષ્કર્ષણ પ્રણાલીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એક પ્રાવસ્થાનું બીજી પ્રાવસ્થામાં ઇમલ્શન બને છે. ઇમલ્શનની આ રચનાથી બે અમિશ્રણીય પ્રાવસ્થાઓ વચ્ચેનું આંતરપૃષ્ઠ ક્ષેત્રફળ વધે છે, જેના પરિણામે પ્રાવસ્થાઓ વચ્ચેનો દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ ફ્લક્સ વધે છે.

સોનિકેશન હલાવવામાં આવતા ટાંકી રિએક્ટરોમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને કેવી રીતે સુધારે છે?

• વધુ મોટું સંપર્ક સપાટી ક્ષેત્રફળ: વિષમાંગી પ્રાવસ્થાઓમાં રહેલા પ્રતિક્રિયકો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓમાં, માત્ર આંતરપૃષ્ઠ પર એકબીજા સાથે અથડાતા કણો જ પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. આંતરપૃષ્ઠ જેટલું મોટું હોય, તેટલી વધુ અથડામણો થઈ શકે છે. જ્યારે પદાર્થના પ્રવાહી અથવા ઘન ભાગને સતત પ્રાવસ્થાના પ્રવાહીમાં નિલંબિત નાના ટીપાં અથવા ઘન કણોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ પદાર્થનું સપાટી ક્ષેત્રફળ વધે છે. વધુમાં, કદમાં ઘટાડાને કારણે કણોની સંખ્યા વધે છે અને તેથી આ કણો વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર ઘટે છે. આથી સતત પ્રાવસ્થાનો વિખેરાયેલી પ્રાવસ્થા સાથેનો સંપર્ક સુધરે છે. તેથી, વિખેરાયેલી પ્રાવસ્થાના વિખંડનની માત્રા વધવાની સાથે પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા કણોનું કદ ઘટાડવાના પરિણામે વિક્ષેપણો અથવા ઇમલ્શનોમાં થતી ઘણી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ઝડપમાં નોંધપાત્ર સુધારો જોવા મળે છે.
• ઉત્પ્રેરણ (સક્રિયકરણ ઊર્જા): ઘણી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, પ્રયોગશાળામાં વિકાસકાર્યમાં અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં ઉત્પ્રેરકોનું ઘણું મહત્ત્વ છે. ઉત્પ્રેરકો ઘણીવાર ઘન અથવા પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં હોય છે અને એક પ્રતિક્રિયક અથવા બધા પ્રતિક્રિયકો સાથે અમિશ્રણીય હોય છે. તેથી, મોટા ભાગે ઉત્પ્રેરણ વિષમાંગી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા હોય છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, એમોનિયા, નાઇટ્રિક ઍસિડ, ઇથીન અને મિથેનોલ જેવા સૌથી મહત્ત્વના મૂળભૂત રસાયણોના ઉત્પાદનમાં ઉત્પ્રેરકો મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. પર્યાવરણીય ટેક્નોલોજીનાં વ્યાપક ક્ષેત્રો ઉત્પ્રેરકીય પ્રક્રિયાઓ પર આધારિત છે. કણોની અથડામણથી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા, એટલે કે પરમાણુઓની પુનઃગોઠવણી, ત્યારે જ થાય છે જ્યારે કણો પૂરતી ગતિજ ઊર્જા સાથે અથડાય છે. રાસાયણિક રિએક્ટરોમાં પ્રતિક્રિયા ગતિકી વધારવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન અત્યંત કાર્યક્ષમ સાધન છે. વિષમાંગી ઉત્પ્રેરણ પ્રક્રિયામાં, રાસાયણિક રિએક્ટરની રચનામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો સમાવેશ કરવાથી ઉત્પ્રેરકની જરૂરિયાત ઘટી શકે છે. આના પરિણામે ઓછા પ્રમાણમાં ઉત્પ્રેરક અથવા નિમ્ન ગુણવત્તાવાળા, ઓછા ઉમદા ઉત્પ્રેરકોનો ઉપયોગ થઈ શકે છે.
• સંપર્કની વધુ આવૃત્તિ / સુધારેલું દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ: અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને હલનચલન અતિસૂક્ષ્મ ટીપાં અને કણો (એટલે કે સબ-માઇક્રોન અને નેનોકણો) ઉત્પન્ન કરવાની અત્યંત અસરકારક પદ્ધતિ છે, જે પ્રતિક્રિયાઓ માટે વધુ સક્રિય સપાટી પૂરી પાડે છે. શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી થતા વધારાના તીવ્ર હલનચલન અને સૂક્ષ્મ ગતિને કારણે કણો વચ્ચેના સંપર્કની આવૃત્તિમાં ભારે વધારો થાય છે, જેના પરિણામે રૂપાંતરણ દરમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે.
• સંકુચિત પ્લાઝ્મા: ઘણી પ્રતિક્રિયાઓમાં, રિએક્ટરના તાપમાનમાં 10 Kelvin નો વધારો થવાથી પ્રતિક્રિયાનો દર આશરે બમણો થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન રાસાયણિક રિએક્ટરમાં રહેલા પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થાને નોંધપાત્ર રીતે ગરમ કર્યા વિના, પ્રવાહીની અંદર 5000K સુધીના સ્થાનિક, અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ઉષ્ણબિંદુઓ ઉત્પન્ન કરે છે.
• ઉષ્મીય ઊર્જા: રાસાયણિક રિએક્ટરની રચનામાં તમે ઉમેરો છો તે કોઈપણ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા અંતે ઉષ્મીય ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. તેથી, તમે રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે આ ઊર્જાનો ફરીથી ઉપયોગ કરી શકો છો. હીટિંગ એલિમેન્ટ્સ અથવા વરાળ દ્વારા ઉષ્મીય ઊર્જા પૂરી પાડવાને બદલે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન ઉચ્ચ આવૃત્તિનાં કંપનો દ્વારા પ્રક્રિયાને સક્રિય કરતી યાંત્રિક ઊર્જા પૂરી પાડે છે. રાસાયણિક રિએક્ટરમાં આથી અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન ઉત્પન્ન થાય છે, જે રાસાયણિક પ્રક્રિયાને અનેક સ્તરે સક્રિય કરે છે. અંતે, રસાયણોના અત્યંત તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક અપરૂપણથી ઊર્જાનું ઉષ્મીય ઊર્જામાં, એટલે કે ગરમીમાં, રૂપાંતરણ થાય છે. તમારી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટે પ્રક્રિયાનું તાપમાન સ્થિર રાખવા માટે તમે શીતલન માટે જેકેટવાળા બૅચ રિએક્ટરો અથવા ઇનલાઇન રિએક્ટરોનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

CSTR માં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ સુધારવા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટરો

Hielscher Ultrasonics સતત હલાવવામાં આવતી ટાંકીવાળા રિએક્ટરો (CSTR)માં એકીકરણ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ અને ડિસ્પર્સર્સની રચના, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને પ્રોત્સાહિત કરવા, તીવ્ર બનાવવા, વેગ આપવા અને સુધારવા માટે Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનો વિશ્વભરમાં ઉપયોગ થાય છે.
Hielscher Ultrasonics ના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ પ્રવાહ રસાયણશાસ્ત્રના ઉપયોગો માટે નાનાં પ્રયોગશાળા ઉપકરણોથી લઈને મોટા ઔદ્યોગિક પ્રોસેસર્સ સુધીના કોઈપણ કદમાં ઉપલબ્ધ છે. અલ્ટ્રાસોનિક કંપવિસ્તારનું ચોક્કસ સમાયોજન (જે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે) Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સને નીચાથી અત્યંત ઊંચા કંપવિસ્તારે ચલાવવાનું અને ચોક્કસ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીની જરૂરી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ અનુસાર કંપવિસ્તારનું એકદમ ચોક્કસ સૂક્ષ્મ સમાયોજન કરવાનું શક્ય બનાવે છે.
Hielscher ના અલ્ટ્રાસોનિક જનરેટરમાં આપમેળે ડેટાની નોંધ કરતું સ્માર્ટ સોફ્ટવેર છે. ઉપકરણ ચાલુ થતાં જ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જા, તાપમાન, દબાણ અને સમય જેવાં તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પરિમાણો આંતરિક SD-કાર્ડમાં આપમેળે સંગ્રહિત થાય છે.
સતત પ્રક્રિયાના માનકીકરણ અને ઉત્પાદનની ગુણવત્તા માટે પ્રક્રિયાનું નિરીક્ષણ અને ડેટાની નોંધ મહત્વપૂર્ણ છે. આપમેળે નોંધાયેલા પ્રક્રિયા ડેટાને મેળવીને તમે અગાઉની સોનિકેશન પ્રક્રિયાઓની સમીક્ષા કરી શકો છો અને પરિણામનું મૂલ્યાંકન કરી શકો છો.
અમારી ડિજિટલ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓનું બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણ એ અન્ય એક ઉપયોગકર્તા માટે અનુકૂળ સુવિધા છે. બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણ વડે તમે ગમે ત્યાંથી તમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરને દૂરથી ચાલુ કરી શકો છો, બંધ કરી શકો છો, તેનું સમાયોજન કરી શકો છો અને તેનું નિરીક્ષણ કરી શકો છો.
અમારા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ તમારી સતત હલાવવામાં આવતી ટાંકીવાળા રિએક્ટર (CSTR)ને કેવી રીતે સુધારી શકે છે તે વિશે વધુ જાણવા માટે હમણાં જ અમારો સંપર્ક કરો!
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: