સોનોકેમિસ્ટ્રી: ઉપયોગલક્ષી નોંધો

સોનોકેમિસ્ટ્રી એ રાસાયણિક પ્રણાલીઓ પર અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશનની અસર છે. કેવિટેશનના “હોટ સ્પોટ”માં સર્જાતી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓને કારણે, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનું પરિણામ (વધુ ઉપજ, વધુ સારી ગુણવત્તા), રૂપાંતરણ અને પ્રતિક્રિયાનો સમયગાળો સુધારવા માટે ખૂબ જ અસરકારક પદ્ધતિ છે. કેટલાક રાસાયણિક ફેરફારો માત્ર સોનિકેશન હેઠળ જ હાંસલ કરી શકાય છે, જેમ કે ટાઇટેનિયમ અથવા એલ્યુમિનિયમ પર નેનોકદનું ટીનનું આવરણ ચઢાવવું.

અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરનો ઉપયોગ કરીને કણોને પીસવા, વિખેરવા, તેમના સમૂહો છૂટા પાડવા અથવા તેમને સંશોધિત કરવા માટે સામગ્રીની પ્રક્રિયા કેવી રીતે કરવી તેની સંબંધિત ભલામણો સાથે પસંદ કરેલા કણો અને પ્રવાહીઓની માહિતી નીચે આપેલી છે.

સફળ સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટેના કેટલાક સોનિકેશન પ્રોટોકોલ નીચે જુઓ!

અંગ્રેજી વર્ણાનુક્રમમાં:

α-ઇપોક્સીકિટોન્સ – વલય ખોલવાની પ્રતિક્રિયા

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને પ્રકાશરાસાયણિક પદ્ધતિઓના સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને α-ઇપોક્સીકિટોન્સનું ઉત્પ્રેરકીય વલય ખોલવામાં આવ્યું હતું. પ્રકાશઉત્પ્રેરક તરીકે 1-બેન્ઝિલ-2,4,6-ટ્રાઇફેનિલપિરિડિનિયમ ટેટ્રાફ્લોરોબોરેટ (NBTPT)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. NBTPTની હાજરીમાં આ સંયોજનોના સોનિકેશન (સોનોકેમિસ્ટ્રી) અને પ્રકાશરસાયણના સંયોજનથી ઇપોક્સાઇડ વલય ખોલવામાં સફળતા મળી હતી. અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગથી પ્રકાશપ્રેરિત પ્રતિક્રિયાનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધ્યો હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયકોના કાર્યક્ષમ દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ અને NBTPTની ઉત્તેજિત અવસ્થાને કારણે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ α-ઇપોક્સીકિટોન્સના પ્રકાશઉત્પ્રેરકીય વલય ખોલવાની પ્રક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. ઉપરાંત, સોનિકેશનનો ઉપયોગ કરતી આ સમાનાંગી પ્રણાલીમાં સક્રિય રાસાયણિક પ્રજાતિઓ વચ્ચેનું ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણ સોનિકેશન વિનાની પ્રણાલી કરતાં વધુ ઝડપથી થાય છે. વધુ ઉપજ અને પ્રતિક્રિયાનો ટૂંકો સમયગાળો આ પદ્ધતિના ફાયદા છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી α-ઇપોક્સીકિટોન્સનું પ્રકાશઉત્પ્રેરકીય વલય ખોલવાની પ્રક્રિયા (અભ્યાસ અને આલેખ: ©Memarian et al 2007)

સોનિકેશન પ્રોટોકોલ:
α-ઇપોક્સીકિટોન્સ 1a-f અને 1-બેન્ઝિલ-2,4,6-ટ્રાઇફેનિલપિરિડિનિયમ ટેટ્રાફ્લોરોબોરેટ 2 અગાઉ જણાવેલી પ્રક્રિયાઓ અનુસાર તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. મિથેનોલ Merck પાસેથી ખરીદવામાં આવ્યું હતું અને ઉપયોગ પહેલાં તેનું નિસ્યંદન કરવામાં આવ્યું હતું. ઉપયોગમાં લેવાયેલું અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ Hielscher Ultrasonics GmbHનું UP400S અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ ઉપકરણ હતું. પ્રોબ અથવા સોનોટ્રોડ તરીકે પણ ઓળખાતો S3 અલ્ટ્રાસોનિક ઇમર્શન હોર્ન 24 kHz અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉત્સર્જિત કરતો હતો અને તેની તીવ્રતાનું સ્તર મહત્તમ ધ્વનિ શક્તિ ઘનતા 460Wcm^-2 સુધી ગોઠવી શકાતું હતું; આ હોર્નનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સોનિકેશન 100% પર કરવામાં આવ્યું હતું (મહત્તમ કંપનવિસ્તાર 210μm). સોનોટ્રોડ S3 (ડુબાડવાની મહત્તમ ઊંડાઈ 90mm)ને સીધો પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં ડુબાડવામાં આવ્યો હતો. Duran કાચનાં પાત્રોમાં નમૂનાઓને ઠંડા રાખીને Narvaના 400W ઉચ્ચ દબાણવાળા પારાના દીવાનો ઉપયોગ કરીને UV વિકિરણ આપવામાં આવ્યું હતું. પ્રકાશપ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનોના મિશ્રણના ¹H NMR વર્ણપટો CDCl₃ ના દ્રાવણોમાં આંતરિક માનક તરીકે ટેટ્રામિથાઇલસિલેન (TMS)ની હાજરીમાં Bruker drx-500 (500 MHz) પર માપવામાં આવ્યા હતા. પ્રિપરેટિવ લેયર ક્રોમેટોગ્રાફી (PLC) માટે 20 × 20cm² ક્ષેત્રફળની પ્લેટો પર 1mm જાડું આવરણ ચઢાવવા માટે Merck સિલિકા જેલ PF₂₅₄ ને સ્લરી સ્વરૂપે લગાવીને હવામાં સૂકવવામાં આવી હતી. આ પ્લેટો પર PLC કરવામાં આવી હતી. તમામ ઉત્પાદનો જાણીતા છે અને તેમના વર્ણપટીય આંકડા અગાઉ પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S સાથે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન S3
સંદર્ભ/સંશોધન પત્ર:
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): α-ઇપોક્સીકિટોન્સનું પ્રકાશસોનોકેમિકલ ઉત્પ્રેરકીય વલય ખોલવાની પ્રક્રિયા. Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007.

એલ્યુમિનિયમ/નિકલ ઉત્પ્રેરક: Al/Ni મિશ્રધાતુની નેનોસ્તરીય સંરચના બનાવવી

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
પ્રારંભિક Al/Ni મિશ્રધાતુની નેનોસ્તરીય સંરચના બનાવીને Al/Ni કણોને સોનોકેમિકલ રીતે સંશોધિત કરી શકાય છે. આ રીતે એસિટોફિનોનના હાઇડ્રોજનીકરણ માટે અસરકારક ઉત્પ્રેરક ઉત્પન્ન થાય છે.
Al/Ni ઉત્પ્રેરકની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી:
વ્યાવસાયિક Al/Ni મિશ્રધાતુના 5gને શુદ્ધ કરેલા પાણી (50mL)માં વિખેરવામાં આવ્યા હતા અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેટર UIP1000hd (1kW, 20kHz) વડે 50 min. સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. આ ઉપકરણ અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન BS2d22 (મથાળાનું ક્ષેત્રફળ 3.8 cm²) અને બૂસ્ટર B2-1.8થી સજ્જ હતું. ગણતરી મુજબ મહત્તમ તીવ્રતા 140 Wcm⁻² 106μm ના યાંત્રિક કંપવિસ્તાર પર હોવાનું ગણવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન દરમિયાન તાપમાનમાં વધારો ટાળવા માટે પ્રયોગ તાપમાનનિયંત્રિત કોષમાં કરવામાં આવ્યો હતો. સોનિકેશન પછી, નમૂનાને હીટ ગન વડે શૂન્યાવકાશમાં સૂકવવામાં આવ્યો હતો.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd સોનોટ્રોડ BS2d22 અને બૂસ્ટર હોર્ન B2–1.2 સાથે
સંદર્ભ/ સંશોધન લેખ:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): Al/Ni હાઇડ્રોજનીકરણ ઉત્પ્રેરકનું સોનોકેમિકલ સક્રિયકરણ. Advanced Functional Materials 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

MgO ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને બાયોડીઝલનું ટ્રાન્સએસ્ટરીકરણ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
ઉત્પ્રેરકની માત્રા, મિથેનોલ અને તેલનો મોલર ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયાનું તાપમાન અને પ્રતિક્રિયાનો સમયગાળો જેવા વિવિધ પરિમાણો માટે સોનિકેટર UP200S વડે સતત અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ હેઠળ ટ્રાન્સએસ્ટરીકરણ પ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. બેચ પ્રયોગો ઘસેલા કાચના જોડાણો ધરાવતા બે ગળાવાળા ઢાંકણ સાથેના સખત કાચના રિએક્ટરમાં (300 ml, 7 cm આંતરિક વ્યાસ) કરવામાં આવ્યા હતા. એક ગળું અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર UP200S (200W, 24kHz) ના ટાઇટેનિયમ સોનોટ્રોડ S7 (અગ્રભાગનો વ્યાસ 7 mm) સાથે જોડવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો કંપવિસ્તાર પ્રતિ સેકન્ડ 1 ચક્ર સાથે 50% પર સેટ કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રતિક્રિયાના સમગ્ર સમય દરમિયાન પ્રતિક્રિયા મિશ્રણનું સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. બાષ્પીભવન પામેલા મિથેનોલને સંઘનિત કરીને પાછું પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં મોકલવા માટે રિએક્ટર ચેમ્બરના બીજા ગળામાં જરૂરિયાત મુજબ બનાવેલું, પાણીથી ઠંડું થતું, સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું કન્ડેન્સર લગાવવામાં આવ્યું હતું. સમગ્ર ઉપકરણને પ્રમાણસર–સમાકલ–અવકલ તાપમાન નિયંત્રક દ્વારા નિયંત્રિત અચળ તાપમાનવાળા તેલસ્નાનમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. ±1°C ની ચોકસાઈ સાથે તાપમાન 65°C સુધી વધારી શકાય છે. બાયોડીઝલના ટ્રાન્સએસ્ટરીકરણ માટે વપરાયેલું તેલ અને 99.9% શુદ્ધ મિથેનોલનો સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ધુમાડામાંથી નિક્ષેપિત નેનોકદના MgO (મેગ્નેશિયમ પટ્ટી) નો ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
1.5 wt% ઉત્પ્રેરક પર રૂપાંતરણનું ઉત્તમ પરિણામ પ્રાપ્ત થયું હતું; 55°C પર 5:1 મિથેનોલ અને તેલના મોલર ગુણોત્તરે, 45 min. પછી 98.7% રૂપાંતરણ પ્રાપ્ત થયું હતું.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP200S અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ S7 સાથે
સંદર્ભ/ સંશોધન લેખ:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P.(): ધુમાડામાંથી નિક્ષેપિત નેનો MgO ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને સોનોકેમિકલ બાયોડીઝલ ઉત્પાદન અંગેના અભ્યાસો. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 8/ 2, 2013. 89 – 96.

કેડમિયમ(II)-થાયોએસિટામાઇડ નેનોકોમ્પોઝિટનું સંશ્લેષણ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
પોલિવિનાઇલ આલ્કોહોલની હાજરીમાં અને ગેરહાજરીમાં સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ દ્વારા કેડમિયમ(II)-થાયોએસિટામાઇડ નેનોકોમ્પોઝિટનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ (સોનો-સંશ્લેષણ) માટે, 0.532 g કેડમિયમ (II) એસિટેટ ડાઇહાઇડ્રેટ (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0.148 g થાયોએસિટામાઇડ (TAA, CH3CSNH2) અને 0.664 g પોટેશિયમ આયોડાઇડ (KI)ને 20mL દ્વિ-નિસ્યંદિત વિઆયનીકૃત પાણીમાં ઓગાળવામાં આવ્યાં હતાં. આ દ્રાવણને ઉચ્ચ શક્તિવાળા પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S (24 kHz, 400W) વડે ઓરડાના તાપમાને 1 h માટે સોનિકેટ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના સોનિકેશન દરમિયાન, આયર્ન–constantin થર્મોકપલ વડે માપ્યા અનુસાર તાપમાન વધીને 70–80degC થયું હતું. એક કલાક પછી ચળકતો પીળો અવક્ષેપ બન્યો હતો. તેને સેન્ટ્રિફ્યુગેશન (4,000 rpm, 15 min) દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યો હતો, અવશેષ અશુદ્ધિઓ દૂર કરવા માટે દ્વિ-નિસ્યંદિત પાણીથી અને ત્યારબાદ નિર્જળ ઇથેનોલથી ધોવામાં આવ્યો હતો અને અંતે હવામાં સૂકવવામાં આવ્યો હતો (ઉપજ: 0.915 g, 68%). વિઘટન બિંદુ 200°C. પોલિમરીય નેનોકોમ્પોઝિટ તૈયાર કરવા માટે, 1.992 g પોલિવિનાઇલ આલ્કોહોલને 20 mL દ્વિ-નિસ્યંદિત વિઆયનીકૃત પાણીમાં ઓગાળવામાં આવ્યો હતો અને પછી ઉપરના દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવ્યો હતો. આ મિશ્રણને અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ UP400S વડે 1 h માટે અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ આપવામાં આવ્યું હતું, જે દરમિયાન ચળકતા નારંગી રંગનું ઉત્પાદન બન્યું હતું.
SEM પરિણામોએ દર્શાવ્યું હતું કે PVAની હાજરીમાં કણોનું કદ આશરે 38 nmથી ઘટીને 25 nm થયું હતું. ત્યારબાદ અમે પૂર્વગામી તરીકે પોલિમરીય નેનોકોમ્પોઝિટ, કેડમિયમ(II)-થાયોએસિટામાઇડ/PVAના તાપીય વિઘટનથી ગોળાકાર આકારરચના ધરાવતા ષટ્કોણીય CdS નેનોકણોનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું. CdS નેનोकણોનું કદ XRD અને SEM બંને વડે માપવામાં આવ્યું હતું અને બંનેનાં પરિણામો એકબીજા સાથે ખૂબ સારી રીતે સુસંગત હતાં.
Ranjbar અને સહલેખકો (2013)એ એ પણ શોધ્યું હતું કે પોલિમરીય Cd(II) નેનોકોમ્પોઝિટ રસપ્રદ આકારરચનાઓ ધરાવતા કેડમિયમ સલ્ફાઇડ નેનोकણો તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય પૂર્વગામી છે. તમામ પરિણામોએ દર્શાવ્યું હતું કે ઉચ્ચ તાપમાન, લાંબો પ્રતિક્રિયા સમય અને ઉચ્ચ દબાણ જેવી વિશેષ પરિસ્થિતિઓની જરૂર વિના નેનોકદની સામગ્રીના સંશ્લેષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણનો સરળ, કાર્યક્ષમ, ઓછા ખર્ચવાળી, પર્યાવરણને અનુકૂળ અને અત્યંત આશાસ્પદ પદ્ધતિ તરીકે સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરી શકાય છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): કેડમિયમ-થાયોએસિટામાઇડ નેનોકોમ્પોઝિટનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકીકરણ. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO3 – અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી સ્ટિઅરિક એસિડનું આવરણ ચઢાવેલું

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
નેનો-અવક્ષેપિત CaCO₃ (NPCC)નું પોલિમરમાં વિખેરણ સુધારવા અને કણોનું સમૂહન ઘટાડવા માટે તેના પર અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિથી સ્ટિઅરિક એસિડનું આવરણ ચઢાવવામાં આવે છે. 2g આવરણ વિનાના નેનો-અવક્ષેપિત CaCO₃ (NPCC)ને સોનિકેટર UP400S વડે 30ml ઇથેનોલમાં સોનિકેટ કરવામાં આવ્યું છે. 9 wt% સ્ટિઅરિક એસિડને ઇથેનોલમાં ઓગાળવામાં આવ્યું છે. ત્યારબાદ સ્ટિઅરિક એસિડ ધરાવતા ઇથેનોલને સોનિકેટ કરેલા નિલંબન સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S સાથે 22mm વ્યાસનો સોનોટ્રોડ (H22D), અને શીતક જેકેટ ધરાવતો ફ્લો સેલ
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): નેનો-અવક્ષેપિત CaCO3 પર સ્ટિઅરિક એસિડનું આવરણ ચઢાવવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસરો. Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

સિરિયમ નાઇટ્રેટથી ડોપ કરેલું સિલેન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
કોલ્ડ-રોલ્ડ કાર્બન સ્ટીલ પેનલો (6.5cm, 6.5cm, 0.3cm; રાસાયણિક રીતે સાફ કરેલી અને યાંત્રિક રીતે પોલિશ કરેલી)નો ધાત્વિક સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. કોટિંગ લગાડતાં પહેલાં, પેનલોને એસિટોનથી અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સાફ કરવામાં આવી હતી અને ત્યારબાદ ક્ષારીય દ્રાવણ (0.3mol L1 NaOH દ્રાવણ) વડે 60°C પર 10 min. સુધી સાફ કરવામાં આવી હતી. પ્રાઇમર તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે, સબસ્ટ્રેટની પૂર્વપ્રક્રિયા પહેલાં, γ-ગ્લાઇસિડોક્સીપ્રોપાઇલટ્રાઇમેથોક્સીસિલેન (γ-GPS)ના 50 ભાગ ધરાવતા એક સામાન્ય ફોર્મ્યુલેશનને લગભગ 950 ભાગ મિથેનોલથી pH 4.5 પર (એસિટિક એસિડ વડે સમાયોજિત) પાતળું કરવામાં આવ્યું હતું અને સિલેનનું જલવિઘટન થવા દેવામાં આવ્યું હતું. સીરિયમ નાઇટ્રેટ પિગ્મેન્ટથી ડોપ કરેલા સિલેનની તૈયારીની પ્રક્રિયા સમાન હતી, સિવાય કે (γ-GPS) ઉમેરતાં પહેલાં મિથેનોલના દ્રાવણમાં 1, 2, 3 wt% સીરિયમ નાઇટ્રેટ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું; ત્યારબાદ આ દ્રાવણને પ્રોપેલર સ્ટિરર વડે ઓરડાના તાપમાને 1600 rpm પર 30 min. સુધી મિશ્રિત કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ સીરિયમ નાઇટ્રેટ ધરાવતા વિક્ષેપોનું બાહ્ય શીતક બાથ સાથે 40°C પર 30 min સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રક્રિયા અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP1000hd (1000W, 20 kHz) વડે લગભગ 1 W/mLની ઇનપુટ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ સાથે કરવામાં આવી હતી. દરેક પેનલને યોગ્ય સિલેન દ્રાવણથી 100 sec. સુધી ધોઈને સબસ્ટ્રેટની પૂર્વપ્રક્રિયા કરવામાં આવી હતી. પ્રક્રિયા પછી, પેનલોને ઓરડાના તાપમાને 24 h સુધી સૂકવવા દેવામાં આવી હતી; ત્યારબાદ પૂર્વપ્રક્રિયા કરેલી પેનલો પર બે ઘટકવાળી, એમાઇનથી ક્યોર થતી ઇપોક્સી (Epon 828, shell Co.)નું કોટિંગ લગાડવામાં આવ્યું હતું, જેથી ભીની ફિલ્મની જાડાઈ 90μm થાય. ઇપોક્સીનું કોટિંગ ધરાવતી પેનલોને 115°C પર 1h સુધી ક્યોર થવા દેવામાં આવી હતી; ઇપોક્સી કોટિંગ ક્યોર થયા પછી સૂકી ફિલ્મની જાડાઈ લગભગ 60μm હતી.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): ઇપોક્સીનું કોટિંગ ધરાવતા સ્ટીલના કેથોડિક ડિબોન્ડિંગ ગુણધર્મો પર સીરિયમ નાઇટ્રેટ ધરાવતી સિલેન પૂર્વપ્રક્રિયાઓની વિદ્યુતરાસાયણિક અસરો. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

તાંબા–એલ્યુમિનિયમનાં માળખાં: છિદ્રાળુ Cu-Al માળખાંનું સંશ્લેષણ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
ધાતુના ઓક્સાઇડ વડે સ્થિર કરાયેલું છિદ્રાળુ તાંબું–એલ્યુમિનિયમ પ્રોપેનના ડિહાઇડ્રોજનેશન માટેનું એક આશાસ્પદ નવું વૈકલ્પિક ઉત્પ્રેરક છે, જે ઉમદા અથવા જોખમી ધાતુઓથી મુક્ત છે. ઓક્સિડાઇઝ થયેલી છિદ્રાળુ Cu–Al મિશ્રધાતુ (ધાતુનો સ્પોન્જ)ની રચના Raney પ્રકારની ધાતુઓ જેવી છે. ઉચ્ચ શક્તિનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ધાતુના ઓક્સાઇડ વડે સ્થિર કરાયેલાં છિદ્રાળુ તાંબા–એલ્યુમિનિયમનાં માળખાંના સંશ્લેષણ માટેનું હરિત રસાયણશાસ્ત્રનું સાધન છે. તે સસ્તાં છે (ઉત્પાદન ખર્ચ લગભગ 3 EUR/liter) અને આ પદ્ધતિનો વ્યાપ સરળતાથી વધારી શકાય છે. આ નવી છિદ્રાળુ સામગ્રીઓ (અથવા “ધાતુના સ્પોન્જ”)નો આંતરિક દળ મિશ્રધાતુનો બનેલો હોય છે અને સપાટી ઓક્સિડાઇઝ થયેલી હોય છે, તથા તે નીચા તાપમાને પ્રોપેનના ડિહાઇડ્રોજનેશનને ઉત્પ્રેરિત કરી શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ઉત્પ્રેરક તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયા:
Al–Cu મિશ્રધાતુના પાઉડરના પાંચ ગ્રામને અતિશુદ્ધ પાણી (50mL)માં વિખેરવામાં આવ્યા હતા અને Hielscher પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેટર UIP1000hd (20kHz, મહત્તમ આઉટપુટ શક્તિ 1000W) વડે 60 min સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોબ પ્રકારનું ઉપકરણ સોનોટ્રોડ BS2d22 (અગ્રભાગનું ક્ષેત્રફળ 3.8cm²) અને બૂસ્ટર હોર્ન B2–1.2થી સજ્જ હતું. મહત્તમ તીવ્રતા 57 W/cm² હોવાની ગણતરી 81μmના યાંત્રિક કંપવિસ્તાર પર કરવામાં આવી હતી. પ્રક્રિયા દરમિયાન નમૂનાને બરફના બાથમાં ઠંડો કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રક્રિયા પછી, નમૂનાને 120°C પર 24 h સુધી સૂકવવામાં આવ્યો હતો.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd સોનોટ્રોડ BS2d22 અને બૂસ્ટર હોર્ન B2–1.2 સાથે
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): પ્રોપેનના ડિહાઇડ્રોજનેશન માટેના નવીન અને અસરકારક તાંબા–એલ્યુમિનિયમ ઉત્પ્રેરકો. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254–12256.

કોપર ફ્થેલોસાયનિનનું વિઘટન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
મેટાલોફ્થેલોસાયનિન્સનું રંગનિવારણ અને વિનાશ
પાણી અને કાર્બનિક દ્રાવકો સાથે કોપર ફ્થેલોસાયનિનનું આસપાસના તાપમાને અને વાતાવરણીય દબાણે, ઓક્સિડન્ટની ઉત્પ્રેરક માત્રાની હાજરીમાં, fold-trough ચેમ્બરવાળા 500W અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP500hd વડે 37–59 W/cm²ના પાવર સ્તરે સોનિકેશન કરવામાં આવે છે: 5 mL નમૂનો (100 mg/L), ક્લોરોફોર્મ અને પિરિડીન સાથે 50 D/D પાણી, અલ્ટ્રાસોનિક કંપવિસ્તારના 60% પર. પ્રક્રિયાનું તાપમાન: 20°C.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP500hd

સોનું: સોનાના નેનોકણોની આકારિકીમાં ફેરફાર

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ હેઠળ સોનાના નેનોકણોની આકારિકીમાં ફેરફાર કરવામાં આવ્યો હતો. સોનાના નેનોકણોને જોડીને ડમ્બેલ જેવી રચના બનાવવા માટે શુદ્ધ પાણીમાં અને પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થોની હાજરીમાં 20 min.ની અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર પૂરતી હોવાનું જણાયું હતું. 60 min.ના સોનિકેશન પછી, સોનાના નેનોકણો પાણીમાં કૃમિ જેવી અથવા વલય જેવી રચના ધારણ કરે છે. સોડિયમ ડોડેસિલ સલ્ફેટ અથવા ડોડેસિલ એમાઇનનાં દ્રાવણોની હાજરીમાં અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ગોળાકાર અથવા અંડાકાર જોડાયેલા નેનોકણો બનાવવામાં આવ્યા હતા.
અલ્ટ્રાસોનિક સારવારની કાર્યપદ્ધતિ:
અલ્ટ્રાસોનિક ફેરફાર માટે, સરેરાશ 25nm (± 7nm) વ્યાસના અગાઉથી બનાવેલા સાઇટ્રેટથી સંરક્ષિત સોનાના નેનોકણો ધરાવતા કોલોઇડલ સોનાના દ્રાવણનું બંધ રિએક્ટર ચેમ્બરમાં (આશરે 50mL ઘનફળ) સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. કોલોઇડલ સોનાના દ્રાવણ (0.97 mmol·L^-1) પર ઉચ્ચ તીવ્રતાએ (40 W/cm^-2) ટાઇટેનિયમ મિશ્રધાતુના સોનોટ્રોડ BS2d18 (અગ્રનો વ્યાસ 0.7 inch)થી સજ્જ Hielscher UIP1000hdT અલ્ટ્રાસોનિકેટર (20kHz, 1000W)નો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ કરવામાં આવ્યું હતું; સોનોટ્રોડને સોનિકેશન કરવામાં આવતા દ્રાવણની સપાટીથી આશરે 2 cm નીચે ડુબાડવામાં આવ્યો હતો. કોલોઇડલ સોનામાં આર્ગોન (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid) સોનિકેશન પહેલાં 20 min. સુધી અને સોનિકેશન દરમિયાન 200 mL·min^-1 ના દરે પસાર કરવામાં આવ્યો હતો, જેથી દ્રાવણમાંથી ઓક્સિજન દૂર થાય. ટ્રાઇસોડિયમ સાઇટ્રેટ ડાઇહાઇડ્રેટ ઉમેર્યા વિનાના દરેક પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થના દ્રાવણનો 35-mL ભાગ અગાઉથી બનાવેલા કોલોઇડલ સોનાના 15 mL સાથે સંયોજિત કરવામાં આવ્યો હતો; અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર પહેલાં 20 min. સુધી અને સારવાર દરમિયાન આર્ગોન ગેસના પરપોટા પસાર કરવામાં આવ્યા હતા.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd સાથે સોનોટ્રોડ BS2d18 અને ફ્લો સેલ રિએક્ટર
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Radziuk, D.; Grigoriev,D.; Zhang, W.; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): અગાઉથી બનાવેલા સોનાના નેનોકણોનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી સંલયન. Journal of Physical Chemistry C 114, 2010. 1835–1843.

અકાર્બનિક ખાતર – વિશ્લેષણ માટે Cu, Cd અને Pbનું નિક્ષાલન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
વિશ્લેષણના હેતુ માટે અકાર્બનિક ખાતરોમાંથી Cu, Cd અને Pb નું નિષ્કર્ષણ:
તાંબું, સીસું અને કેડમિયમના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે, ખાતર અને દ્રાવકનું મિશ્રણ ધરાવતા નમૂનાઓનું પરોક્ષ સોનિકેશન માટેના VialTweeter સોનિકેટર જેવા અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણથી સોનિકેશન કરવામાં આવે છે. ખાતરના નમૂનાઓનું 2mL જેટલા 50% (v/v) HNO₃ ની હાજરીમાં કાચની નળીઓમાં 3 મિનિટ સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. Cu, Cd અને Pb ના નિષ્કર્ષોનું નિર્ધારણ જ્વાળા પરમાણુ અવશોષણ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (FAAS) દ્વારા કરી શકાય છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
VialTweeter
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Lima, A. F.; Richter, E. M.; Muñoz, R. A. A. (2011): અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી થતા નિષ્કર્ષણ પર આધારિત અકાર્બનિક ખાતરોમાં ધાતુના નિર્ધારણ માટેની વૈકલ્પિક વિશ્લેષણ પદ્ધતિ. Journal of the Brazilian Chemical Society 22/ 8. 2011. 1519–1524.

લેટેક્સનું સંશ્લેષણ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
P(St-BA) લેટેક્સની તૈયારી
પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ DBSAની હાજરીમાં ઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા પોલિ(સ્ટાયરીન-r-બ્યુટિલ એક્રિલેટ) P(St-BA) લેટેક્સના કણોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રથમ ત્રણ મુખવાળા ફ્લાસ્કમાં 100mL પાણીમાં 1 g DBSA ઓગાળવામાં આવ્યો હતો અને દ્રાવણનું pH મૂલ્ય 2.0 પર ગોઠવવામાં આવ્યું હતું. 2.80g St અને 8.40g BAના મિશ્રિત મોનોમરોને આરંભક AIBN (0.168g) સાથે DBSAના દ્રાવણમાં રેડવામાં આવ્યા હતા. 1 h સુધી ચુંબકીય રીતે હલાવીને O/W ઇમલ્શન તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારબાદ અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન (પ્રોબ/ સોનોટ્રોડ)થી સજ્જ સોનિકેટર UIP1000hd વડે બરફના સ્નાનમાં વધુ 30 min. સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. અંતે, નાઇટ્રોજનના વાતાવરણ હેઠળ તેલના સ્નાનમાં 90degC પર 2h સુધી પોલિમરાઇઝેશન કરવામાં આવ્યું હતું.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
વણાટ વિનાનાં કાપડના સબસ્ટ્રેટ પર poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS)માંથી મેળવેલી લવચીક વાહક ફિલ્મોનું નિર્માણ. Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
લેટેક્સના સોનો-સંશ્લેષણ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

સીસું દૂર કરવું (સોનો-નિક્ષાલન)

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
દૂષિત માટીમાંથી સીસાનું અલ્ટ્રાસોનિક નિક્ષાલન:
અલ્ટ્રાસોનિક નિક્ષાલનના પ્રયોગો ટાઇટેનિયમ સોનિક પ્રોબ (વ્યાસ 14mm) ધરાવતા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UP400S વડે કરવામાં આવ્યા હતા, જે 20kHz ની આવૃત્તિએ કાર્ય કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ (સોનોટ્રોડ)નું કૅલરીમિતિ દ્વારા અંશાંકન કરવામાં આવ્યું હતું અને અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતા 51 ± 0.4 W cm^-2 પર તમામ સોનો-નિક્ષાલન પ્રયોગો માટે નિર્ધારિત કરવામાં આવી હતી. સપાટ તળિયાવાળા જૅકેટયુક્ત કાચના કોષનો ઉપયોગ કરીને સોનો-નિક્ષાલન પ્રયોગોનું તાપમાન 25 ± 1°C પર નિયંત્રિત રાખવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન હેઠળ માટીના નિક્ષાલન માટેનાં દ્રાવણો (0.1L) તરીકે ત્રણ પ્રણાલીઓ વાપરવામાં આવી હતી: 6 mL 0.3 mol L^-2 સાંદ્રતાવાળું એસિટિક એસિડનું દ્રાવણ (pH 3.24), 3% (v/v) નાઇટ્રિક એસિડનું દ્રાવણ (pH 0.17) અને એસિટિક એસિડ/એસિટેટનું બફર (pH 4.79), જે 60mL 0f 0.3 mol L^-1 સાંદ્રતાવાળા એસિટિક એસિડને 19 mL 0.5 mol L^-1 સાંદ્રતાવાળા NaOH સાથે મિશ્રિત કરીને તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. સોનો-નિક્ષાલન પ્રક્રિયા પછી, નિક્ષાલિત દ્રાવણને માટીથી અલગ કરવા માટે નમૂનાઓને ફિલ્ટર પેપર વડે ગાળવામાં આવ્યા હતા; ત્યારબાદ નિક્ષાલિત દ્રાવણમાંથી સીસાનું વિદ્યુતનિક્ષેપણ અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ લાગુ કર્યા પછી માટીનું પાચન કરવામાં આવ્યું હતું.
દૂષિત માટીમાંથી સીસાનું નિક્ષાલન વધારવામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક મૂલ્યવાન સાધન હોવાનું સાબિત થયું છે. માટીમાંથી નિક્ષાલનક્ષમ સીસાને લગભગ સંપૂર્ણપણે દૂર કરવા માટે પણ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એક અસરકારક પદ્ધતિ છે, જેના પરિણામે માટી ઘણી ઓછી જોખમી બને છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S સોનોટ્રોડ H14 સાથે
સંદર્ભ/ સંશોધન લેખ:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): માટીમાંથી સીસું દૂર કરવા માટે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નિક્ષાલન અને વિદ્યુતરાસાયણિક ઉપચારનું સંયોજન. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

PbS – લેડ સલ્ફાઇડ નૅનોકણોનું સંશ્લેષણ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
ઓરડાના તાપમાને, 0.151 g લેડ એસિટેટ (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) અને 0.03 g TAA (CH₃CSNH₂) ને 5mL આયનિક પ્રવાહી, [EMIM] [EtSO₄], અને 50mL બીકરમાંના 15mL દ્વિ-નિસ્યંદિત પાણીમાં ઉમેરવામાં આવ્યા હતા અને Hielscher સોનિકેટર UP200S વડે 7 min. સુધી અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ આપવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ/ સોનોટ્રોડ S1 નો અગ્રભાગ સીધો પ્રતિક્રિયા દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવ્યો હતો. બનેલા ઘેરા કથ્થાઈ રંગના નિલંબનમાંથી અવક્ષેપને અલગ કરવા માટે અપકેન્દ્રણ કરવામાં આવ્યું હતું અને પ્રતિક્રિયા ન કરેલા અભિકારકોને દૂર કરવા માટે તેને અનુક્રમે દ્વિ-નિસ્યંદિત પાણી અને ઇથેનોલથી બે વખત ધોવામાં આવ્યો હતો. ઉત્પાદનોના ગુણધર્મો પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસર તપાસવા માટે વધુ એક તુલનાત્મક નમૂનો તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં પ્રતિક્રિયાના પરિમાણો સ્થિર રાખવામાં આવ્યા હતા, સિવાય કે ઉત્પાદન અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણની સહાય વિના 24 h સુધી સતત હલાવીને તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું.
PbS નૅનોકણો તૈયાર કરવા માટે ઓરડાના તાપમાને જલીય આયનિક પ્રવાહીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત સંશ્લેષણ સૂચવવામાં આવ્યું હતું. ઓરડાના તાપમાને થતી અને પર્યાવરણને હાનિ ન પહોંચાડતી આ હરિત પદ્ધતિ ઝડપી છે અને તેમાં ટેમ્પ્લેટની જરૂર પડતી નથી; તે સંશ્લેષણનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે અને જટિલ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓ ટાળે છે. આ રીતે તૈયાર થયેલા નૅનોસમૂહો 3.86 eV નું અત્યંત મોટું વાદળી તરફનું વર્ણપટીય વિસ્થાપન દર્શાવે છે, જે કણોના અત્યંત નાના કદ અને ક્વૉન્ટમ પરિબંધન અસરને આભારી હોઈ શકે છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP200S
સંદર્ભ/ સંશોધન લેખ:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણનો ઉપયોગ કરીને જલીય [EMIM][EtSO4] આયનિક પ્રવાહીમાં PbS નૅનોકણોની સરળ અને ઓરડાના તાપમાને તૈયારી તથા લાક્ષણિકીકરણ. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53–56.

ફિનોલનું વિઘટન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
Rokhina અને સહકર્મીઓએ (2013) પેરએસિટિક એસિડ (PAA) અને વિષમ ઉત્પ્રેરક (MnO₂)ના સંયોજનનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ હેઠળ જલીય દ્રાવણમાં ફિનોલના વિઘટન માટે કર્યો હતો. અલ્ટ્રાસોનિકેશન 400W પ્રોબ-પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S વડે કરવામાં આવ્યું હતું, જે 24 kHz ની નિશ્ચિત આવૃત્તિએ સતત અથવા પલ્સ મોડમાં (એટલે કે 4 sec. ચાલુ અને 2 sec. બંધ) સોનિકેશન કરવા સક્ષમ છે. પ્રણાલીને અપાતી કુલ ઇનપુટ શક્તિ, શક્તિ ઘનતા અને પ્રણાલીમાં વિખેરાતી શક્તિની તીવ્રતાનાં ગણતરી કરેલાં મૂલ્યો 20 W, 9.5×10^-2 W/cm^-3, અને 14.3 W/cm^-2, અનુક્રમે, હતાં. સમગ્ર પ્રયોગો દરમિયાન નિશ્ચિત શક્તિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. રિએક્ટરની અંદરનું તાપમાન નિયંત્રિત કરવા માટે ઇમર્શન સર્ક્યુલેટર એકમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વાસ્તવિક સોનિકેશન સમય 4 h હતો, જોકે પલ્સ મોડમાં કામગીરીને કારણે ખરેખરો પ્રતિક્રિયા સમય 6 h હતો. એક સામાન્ય પ્રયોગમાં, કાચના રિએક્ટરમાં 100mL ફિનોલ દ્રાવણ (1.05 mM) તથા ઉદ્દીપક MnO2 અને PAA (2%)ની યોગ્ય માત્રાઓ ભરવામાં આવી હતી, જેની સાંદ્રતાઓ અનુક્રમે 0–2 g L^-1 અને 0–150 ppmની વચ્ચે હતી. બધી પ્રતિક્રિયાઓ લગભગ તટસ્થ pH, વાતાવરણીય દબાણ અને ઓરડાના તાપમાને (22 ± 1 °C) કરવામાં આવી હતી.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા ઉદ્દીપકનું સપાટી ક્ષેત્રફળ વધારવામાં આવ્યું હતું, જેના પરિણામે સંરચનાત્મક પાસામાં કોઈ ફેરફાર વિના સપાટી ક્ષેત્રફળ 4 ગણું થયું હતું. ટર્નઓવર આવૃત્તિઓ (TOF) 7 x 10^-3 થી 12.2 x 10^-3 min^-1 સુધી વધી હતી, જે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિનાની પ્રક્રિયા સાથેની સરખામણીમાં જોવા મળ્યું હતું. વધુમાં, ઉદ્દીપકનું કોઈ નોંધપાત્ર નિક્ષાલન જણાયું નહોતું. અભિકારકોની પ્રમાણમાં ઓછી સાંદ્રતાઓ પર ફિનોલના સમતાપી ઓક્સિડેશનમાં સૌમ્ય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ફિનોલ દૂર કરવાના ઊંચા દરો (89% સુધી) જોવા મળ્યા હતા. સામાન્ય રીતે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડે પ્રથમ 60 min. દરમિયાન ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાને વેગ આપ્યો હતો (ફિનોલનું 70% નિરાકરણ, જ્યારે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિનાની પ્રક્રિયા દરમિયાન 40% નિરાકરણ થયું હતું).
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Rokhina, E. V.; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી MnO₂ દ્વારા ઉદ્દીપિત પેરએસિટિક એસિડનું સમવિભાજન કરીને ફિનોલનું વિઘટન: પ્રક્રિયાના રસાયણશાસ્ત્ર અને ગતિકીનું મૂલ્યાંકન. Chemical Engineering Journal 221, 2013. 476–486.

ફિનોલ: RuI₃ નો ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગ કરીને ફિનોલનું ઓક્સિડેશન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
RuI₃ ની હાજરીમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ (H₂O₂) વડે ફિનોલનું વિષમાંગી જલીય ઓક્સિડેશન: ફિનોલ (100 ppm)ના ઉદ્દીપકીય ઓક્સિડેશનનો અભ્યાસ RuI₃ નો ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગ કરીને, ચુંબકીય હલાવનાર અને તાપમાન નિયંત્રકથી સજ્જ 100 mL કાચના રિએક્ટરમાં કરવામાં આવ્યો હતો. ઉદ્દીપકના કણોનું સમાન વિતરણ અને સંપૂર્ણ નિલંબન થાય તેવું સંપૂર્ણ મિશ્રણ મેળવવા માટે પ્રતિક્રિયા મિશ્રણને 800 rpmની ઝડપે 1–6 કલાક સુધી હલાવવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન દરમિયાન દ્રાવણને યાંત્રિક રીતે હલાવવામાં આવ્યું નહોતું, કારણ કે કેવિટેશન પરપોટાના દોલન અને ભંગાણથી ઉત્પન્ન થતી હલચલ પોતે જ અત્યંત કાર્યક્ષમ મિશ્રણ પૂરું પાડતી હતી. દ્રાવણનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિકિરણ અલ્ટ્રાસોનિક સજ્જતા ધરાવતા અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસર UP400S (કહેવાતા પ્રોબ પ્રકારના સોનિકેટર) વડે કરવામાં આવ્યું હતું, જે 24 kHzની નિશ્ચિત આવૃત્તિ અને 400Wના મહત્તમ શક્તિ આઉટપુટ પર સતત અથવા પલ્સ મોડમાં કાર્ય કરવા સક્ષમ હતું.
પ્રયોગ માટે, ઉપચાર ન કરેલા RuI₃ ને ઉદ્દીપક તરીકે (0.5–2 gL^-1) પ્રતિક્રિયા માધ્યમમાં નિલંબન સ્વરૂપે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું અને ત્યારબાદ H2O2 (30%, સાંદ્રતા 200–1200 ppmની શ્રેણીમાં) ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.
Rokhina અને સહકર્મીઓએ તેમના અભ્યાસમાં શોધ્યું કે અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણે ઉદ્દીપકના રચનાત્મક ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવી હતી, જેમાં ઉદ્દીપકના કણોના વિખંડનને પરિણામે વધુ સપાટી ક્ષેત્રફળ ધરાવતી સૂક્ષ્મછિદ્રાળુ સંરચના બની હતી. વધુમાં, તેની પ્રોત્સાહક અસર હતી, જેણે ઉદ્દીપકના કણોને સમુચ્ચયિત થતા અટકાવ્યા હતા અને ઉદ્દીપકનાં સક્રિય સ્થાનો સુધી ફિનોલ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની પહોંચ સુધારી હતી.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિનાની ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાની સરખામણીમાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયવાળી પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં થયેલો બે ગણો વધારો ઉદ્દીપકના સુધરેલા ઉદ્દીપકીય વર્તન તથા •OH, •HO2 અને •I₂ જેવી ઓક્સિડાઇઝિંગ પ્રજાતિઓ હાઇડ્રોજન બંધોના વિચ્છેદન અને મુક્તમૂલકોના પુનઃસંયોજન દ્વારા ઉત્પન્ન થવાને આભારી હતો.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Rokhina, E. V.; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી રુથેનિયમ દ્વારા ઉદ્દીપિત ફિનોલનું વિષમાંગી ભીનું પેરોક્સાઇડ ઓક્સિડેશન. Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162– 170.

PLAનું આવરણ ધરાવતા Ag/ZnO કણો

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
Ag/ZnO કણોનું PLA આવરણ: PLAનું આવરણ ધરાવતા Ag/ZnOના સૂક્ષ્મ અને ઉપસૂક્ષ્મ કણો પાણીમાં તેલના ઇમલ્શનમાંથી દ્રાવકનું બાષ્પીભવન કરવાની તકનીક દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. આ પદ્ધતિ નીચે મુજબ અમલમાં મૂકવામાં આવી હતી. પ્રથમ, 400 mg પોલિમરને 4 ml ક્લોરોફોર્મમાં ઓગાળવામાં આવ્યો હતો. ક્લોરોફોર્મમાં પોલિમરની પરિણામી સાંદ્રતા 100 mg/ml હતી. બીજું, પોલિમરના દ્રાવણને વિવિધ પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ પ્રણાલીઓના જલીય દ્રાવણમાં (ઇમલ્શનકારક, PVA 8-88), હોમોજેનાઇઝર વડે 24,000 rpmની હલાવવાની ગતિએ સતત હલાવતા રહીને ઇમલ્શનમાં ફેરવવામાં આવ્યું હતું. મિશ્રણને 5 min. સુધી હલાવવામાં આવ્યું હતું અને આ સમય દરમિયાન બની રહેલા ઇમલ્શનને બરફ વડે ઠંડું કરવામાં આવ્યું હતું. પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થના જલીય દ્રાવણ અને PLAના ક્લોરોફોર્મ દ્રાવણ વચ્ચેનો ગુણોત્તર તમામ પ્રયોગોમાં સમાન (4:1) હતો. ત્યારબાદ, મેળવેલા ઇમલ્શનનું અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ પ્રકારના ઉપકરણ UP400S (400W, 24kHz) વડે 0.5 ચક્ર અને 35% કંપનવિસ્તાર પર 5 min. સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. અંતે, તૈયાર કરેલા ઇમલ્શનને એર્લેનમેયર ફ્લાસ્કમાં સ્થાનાંતરિત કરીને હલાવવામાં આવ્યું હતું અને ઓછા દબાણ હેઠળ ઇમલ્શનમાંથી કાર્બનિક દ્રાવકનું બાષ્પીભવન કરવામાં આવ્યું હતું, જેના પરિણામે અંતે કણોનું નિલંબન બન્યું હતું. દ્રાવક દૂર કર્યા પછી, ઇમલ્શનકારકને દૂર કરવા માટે નિલંબનનું ત્રણ વખત અપકેન્દ્રણ કરવામાં આવ્યું હતું.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): પોલિ (L-લેક્ટિક એસિડ)નું આવરણ ધરાવતા, માઇક્રોવેવ દ્વારા સંશ્લેષિત સંકર જીવાણુરોધી કણો. Nanocon 2011.

પોલિએનિલિન સંયુક્ત પદાર્થ

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
પાણી આધારિત સ્વયં-ડોપિત નેનો પોલિએનિલિન (SPAni) સંયુક્ત પદાર્થ (Sc-WB)ની તૈયારી
પાણી આધારિત SPAni સંયુક્ત પદાર્થ તૈયાર કરવા માટે, ScCO2 માધ્યમમાં ઇન-સિટુ પોલિમરાઇઝેશન દ્વારા સંશ્લેષિત 0.3 gr SPAniને પાણીથી મંદ કરવામાં આવ્યું હતું અને 1000W અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UIP1000hd વડે 2 મિનિટ સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ, નિલંબનરૂપ ઉત્પાદનમાં 125 gr પાણી આધારિત હાર્ડનર મેટ્રિક્સ ઉમેરીને 15 min. સુધી તેનું સમાનાંગીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું અને અંતિમ સોનિકેશન આસપાસના તાપમાને 5 min. સુધી કરવામાં આવ્યું હતું.
ઉપકરણની ભલામણ:
UIP1000hd
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Bagherzadeh, M.R.; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013): ScCO2માં સંશ્લેષિત સ્વયં-ડોપિત નેનોપોલિએનિલિન ધરાવતા પાણી આધારિત ઇપોક્સી આવરણની રક્ષણાત્મક કાર્યક્ષમતા. 2013.

બહુચક્રીય એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બન: નેફ્થેલીન, એસેનાફ્થિલીન અને ફેનાન્થ્રીનનું સોનોકેમિકલ વિઘટન

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
પાણીમાં રહેલા બહુચક્રીય એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બનો (PAHs) નેફ્થેલીન, એસેનાફ્થિલીન અને ફેનાન્થ્રીનના સોનોકેમિકલ વિઘટન માટે, નમૂનાનાં મિશ્રણોનું 20◦C તાપમાને અને દરેક લક્ષિત PAH માટે 50 µg/l સાંદ્રતાએ (કુલ પ્રારંભિક સાંદ્રતા 150 µg/l) સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસોનિકેશન માટે UP400S હોર્ન પ્રકારનું અલ્ટ્રાસોનિકેટર (400W, 24kHz) વાપરવામાં આવ્યું હતું, જે સતત અથવા પલ્સ મોડમાં કાર્ય કરવા સક્ષમ છે. સોનિકેટર UP400S સાથે 7 mm વ્યાસની ટોચ ધરાવતો ટાઇટેનિયમ પ્રોબ H7 લગાવવામાં આવ્યો હતો. પ્રતિક્રિયાઓ 200 mL ના નળાકાર કાચના પ્રતિક્રિયા પાત્રમાં કરવામાં આવી હતી, જેના ઉપરના ભાગમાં ટાઇટેનિયમ હોર્ન લગાવવામાં આવ્યો હતો અને જેને O-rings તથા Teflon વાલ્વ વડે સીલ કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રક્રિયાનું તાપમાન નિયંત્રિત કરવા માટે પ્રતિક્રિયા પાત્રને જળસ્નાનમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. કોઈપણ પ્રકાશરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ટાળવા માટે પાત્રને એલ્યુમિનિયમ ફોઇલથી ઢાંકવામાં આવ્યું હતું.
વિશ્લેષણનાં પરિણામોએ દર્શાવ્યું હતું કે સોનિકેશનનો સમયગાળો વધવાની સાથે PAHs નું રૂપાંતરણ વધે છે.
નેફ્થેલીન માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી થતું રૂપાંતરણ (અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ 150W પર સેટ કરવામાં આવી હતી) 30 min. ના સોનિકેશન પછી પ્રાપ્ત થયેલા 77.6%થી વધીને 60 min. ના સોનિકેશન પછી 84.4% થયું હતું.
એસેનાફ્થિલીન માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી થતું રૂપાંતરણ (અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ 150W પર સેટ કરવામાં આવી હતી) 150W અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ સાથે 30 min. ના સોનિકેશન પછી પ્રાપ્ત થયેલા 77.6%થી વધીને 150W અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સાથે 60 min. ના સોનિકેશન પછી 84.4% થયું હતું; 150W અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ સાથે 30 min. ના સોનિકેશન પછી પ્રાપ્ત થયેલા 80.7%થી વધીને 60 min. ના સોનિકેશન પછી 96.6% થયું હતું.
ફેનાન્થ્રીન માટે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડની સહાયથી થતું રૂપાંતરણ (અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિ 150W પર સેટ કરવામાં આવી હતી) 30 min. ના સોનિકેશન પછી પ્રાપ્ત થયેલા 73.8%થી વધીને 60 min. ના સોનિકેશન પછી 83.0% થયું હતું.
વિઘટનની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે, ફેરસ આયન ઉમેરવામાં આવે ત્યારે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનો વધુ કાર્યક્ષમ રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે. ફેરસ આયન ઉમેરવાથી ફેન્ટન જેવી પ્રતિક્રિયાનું અનુકરણ કરતી સહક્રિયાત્મક અસરો થાય છે તે દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP400S H7 સાથે
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Psillakis, E.; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ દ્વારા જલીય દ્રાવણોમાં પોલિસાઇક્લિક એરોમેટિક હાઇડ્રોકાર્બનોનું વિઘટન. Journal of Hazardous Materials B108, 2004. 95–102.

સબસ્ટ્રેટ પરથી ઑક્સાઇડના સ્તરને દૂર કરવું

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
Cu સબસ્ટ્રેટ પર CuO નેનોવાયર ઉગાડતાં પહેલાં સબસ્ટ્રેટને તૈયાર કરવા માટે, Hielscher UP200S વડે નમૂનાને 0.7 M હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડમાં 2 min. માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન આપીને Cuની સપાટી પરનું સ્વાભાવિક ઑક્સાઇડ સ્તર દૂર કરવામાં આવ્યું હતું. કાર્બનિક દૂષકોને દૂર કરવા માટે નમૂનાને એસિટોનમાં 5 min. માટે અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સાફ કરવામાં આવ્યો હતો, વિઆયનીકૃત (DI) પાણીથી સારી રીતે ધોવામાં આવ્યો હતો અને સંકુચિત હવાથી સૂકવવામાં આવ્યો હતો.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP200S અથવા UP200St
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
Mashock, M.; Yu, K.; Cui, S.; Mao, S.; Lu, G.; Chen, J. (2012): CuO નેનોવાયરની સપાટીઓ પર અલગ અલગ નેનોકદના p−n જંક્શન બનાવીને તેમના વાયુ સંવેદન ગુણધર્મોનું નિયંત્રણ. ACS Applied Materials & Interfaces 4, 2012. 4192−4199.

વોલ્ટામેટ્રીના પ્રયોગો

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપયોગ:
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વડે સંવર્ધિત વોલ્ટામેટ્રીના પ્રયોગો માટે, કાચના હોર્ન (13-mm વ્યાસની ટોચ)થી સજ્જ Hielscher 200 watts અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP200S વાપરવામાં આવ્યું હતું. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નીચેની તીવ્રતા સાથે લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું: 8 W/cm^–2.
જલીય દ્રાવણોમાં નેનોકણોના પ્રસરણનો દર ધીમો હોવાથી અને દરેક નેનોકણમાં રેડોક્સ કેન્દ્રોની સંખ્યા વધુ હોવાથી, નેનોકણોની સીધી દ્રાવણ-અવસ્થા વોલ્ટામેટ્રીમાં અધિશોષણની અસરો પ્રબળ રહે છે. અધિશોષણને કારણે સંચય થયા વિના નેનોકણોને શોધવા માટે એવો પ્રાયોગિક અભિગમ પસંદ કરવો જરૂરી છે જેમાં (i) નેનોકણોની પૂરતી ઊંચી સાંદ્રતા હોય, (ii) સંકેત અને પૃષ્ઠભૂમિનો ગુણોત્તર સુધારવા માટે નાના ઇલેક્ટ્રોડ હોય, અથવા (iii) અતિ ઝડપી દ્રવ્ય પરિવહન થતું હોય.
તેથી, McKenzie અને સહકર્મીઓએ (2012) ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી તરફ નેનોકણોના દ્રવ્ય પરિવહનનો દર ધરખમ રીતે સુધારવા માટે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેમની પ્રાયોગિક ગોઠવણીમાં, ઇલેક્ટ્રોડ અને હોર્ન વચ્ચે 5 mm અંતર રાખીને ઇલેક્ટ્રોડને સીધો ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડના સંપર્કમાં રાખવામાં આવે છે, જેમાં 8 W/cm^–2 ની સોનિકેશન તીવ્રતાને કારણે હલચલ અને કેવિટેશન દ્વારા સફાઈ થાય છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં પ્રાપ્ત થયેલા દ્રવ્ય પરિવહનના દરનું અંશાંકન કરવા માટે પરીક્ષણ રેડોક્સ પ્રણાલી તરીકે Ru(NH3)₆³⁺ નો જલીય 0.1 M KCl માં એક-ઇલેક્ટ્રોન અપચય ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યો હતો.
ઉપકરણની ભલામણ:
UP200S અથવા UP200St
સંદર્ભ/ સંશોધનપત્ર:
McKenzie, K. J.; Marken, F. (2001): જલીય દ્રાવણમાં રહેલા અને ટિન-ડોપ્ડ ઇન્ડિયમ ઑક્સાઇડ પર અધિશોષિત નેનોકણરૂપ Fe2O3 નું સીધું વિદ્યુતરાસાયણશાસ્ત્ર. Pure Applied Chemistry, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

પ્રયોગશાળાથી ઔદ્યોગિક પાયે સોનોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સોનિકેટરો

Hielscher હાથમાં પકડી શકાય તેવા પ્રયોગશાળાના હોમોજેનાઇઝરથી લઈને મોટા ઘનફળના પ્રવાહો માટેના સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક સોનિકેટરો સુધીની અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની સંપૂર્ણ શ્રેણી પ્રદાન કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાના પરીક્ષણ, સંશોધન અને વિકાસ તથા અનુકૂલન દરમિયાન નાના પાયે પ્રાપ્ત થયેલાં તમામ પરિણામોને >રેખીય રીતે સંપૂર્ણ વ્યાવસાયિક ઉત્પાદનના પાયા સુધી વિસ્તારી શકાય છે. Hielscher સોનિકેટરો વિશ્વસનીય, મજબૂત અને 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવેલા છે.
તમારી પ્રક્રિયાનું મૂલ્યાંકન, અનુકૂલન અને પાયાવિસ્તાર કેવી રીતે કરવો તે અમને પૂછો! પ્રારંભિક પરીક્ષણો અને પ્રક્રિયાના અનુકૂલનથી લઈને તમારી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન લાઇનમાં સ્થાપન સુધીના તમામ તબક્કાઓમાં તમને સહાય કરવામાં અમને આનંદ થશે!