יעילות אופטימלית של כור כימי על ידי אולטרה-סוניקציה בהספק גבוה

אולטרסוניקציה ידועה כמגבירה ו/או יוזמת תגובות כימיות. לכן, שילוב של אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים נחשב ככלי אמין לקידום כורים כימיים לשיפור תוצאות התגובה. Hielscher Ultrasonics מציעה פתרונות כור שונים כדי לשנות את התהליך הכימי שלך. למד כיצד אולטרסאונד יכול לשפר את הכור הכימי שלך!

כיצד אולטרסאונד כוח משפר כורים כימיים?

השילוב של בדיקה קולית אחת או יותר (sonotrodes) מאפשר זוג גלי אולטרסאונד חזקים לתוך הכור הכימי. אולטרסוניקציה אינטנסיבית של נוזלים ותרחיפים לא רק יוצרת מערבולות חזקות עקב רטט אקוסטי, אלא ידועה בהשפעות מרובות, המוגדרות תחת המונח "סונוכימיה".

מהי סונוכימיה? איך זה מקדם תגובות?

High-intensity ultrasound / high-power ultrasound is applied to chemical systems in order to initiate and/or promote reactions, improve conversion rate and yields or to switch reaction pathways. The physical phenomenon responsible for sonochemical effects is acoustic cavitation. When high-intensity ultrasound waves are coupled into a liquid medium, the waves travel through the liquid creating alternating low pressure (rarefaction) and high pressure (compression) cycles. During the low pressure / rarefaction, minute vacuum bubbles arise in the liquid, which grow over several pressure cycles until the vacuum bubble reaches a point where it cannot absorb any further energy. At the point of maximum bubble growth, the bubble implodes violently during a high pressure cycle. During the implosive bubble collapse, the phenomenon of cavitation can be observed. Ultrasonic cavitation creates so called “hot spots,” which are characterized by extreme conditions such as temperature of up to ∼5000 K with very high heating/cooling rates of > 1000 K s^-1לחצים של עד ∼1000 בר וכן הפרשי טמפרטורה ולחץ בהתאמה., הנוזל או הבוצה נסערים מאוד על ידי סילוני נוזל וכוחות גזירה.

ההשפעות הכימיות (למשל, היווצרות מינים רדיקליים, כיפוף מולקולות וכו ') וההשפעות הפיסיקליות / פיסיקו-מכניות של סונוכימיה מיושמות בהצלחה על תגובות כימיות רבות כגון קטליזה אורגנית, תגובות אורגנוקטליטיות;, תגובות העברת פאזה, סינתזת ננו-חלקיקים, משקעים / התגבשות, תגובות סול-ג'ל, צימוד סוזוקי, תגובות Diels-Alder, תגובות מניץ', מיכאל תוספתצימוד מסוג וורץ ועוד רבים אחרים., תגובות המקודמות סונוכימית מראות לעתים קרובות יחס המרה מוגבר באופן משמעותי, תפוקות גבוהות יותר, תגובה מואצת, תגובה מלאה יותר, ניתן להשתמש עם ממסים מתונים יותר בתנאי הסביבה, ליצור תוצרי לוואי פחות לא רצויים ולתרום בשל יעילותו הגבוהה לכימיה ירוקה.

כורי אצווה כימיים מונעי אולטרסאונד

שילוב של אולטרסאונד בכורי אצווה פתוחים או סגורים הוא טכניקה נפוצה להאצת תגובות במעבדות, מפעלי פיילוט ומתקני ייצור. בהתאם לגודל כלי השיט, הגיאומטריה ומערכת התגובה הכימית, ניתן לשלב סונוטרודים אחד או יותר בכור האצווה. Ultrasonication משמש לעתים קרובות גם כדי לשפר כורים בוחשים ללא הרף (CSTR).

כורים חצי אצווה קוליים: כמובן, סוניקציה יכולה להיות משולבת גם בכורים חצי אצווה. במערכות חצי-אצווה, מגיב כימי אחד נטען לתוך הכור, בעוד כימיקל שני מתווסף בקצב זרימה רציף (למשל, בהזנה איטית כדי למנוע תגובות לוואי) המשולב בנקודה החמה העל-קולית. לחלופין, תוצר של תגובה כימית, הנובעת מהתגובה בכור מוסר ברציפות, למשל משקעים או גבישים מסונתזים, או תוצר ביניים של תוצר סופי שניתן להסיר עקב הפרדת פאזה.

כור זרימה כימית נסערת אולטרה-סאונד

בכור זורם, הידוע גם בשם תא זרימה או כור בתוך השורה, המגיבים מוזנים דרך יציאת הזנה אחת או יותר לתוך תא התגובה, שם מתרחשת התגובה הכימית. לאחר זמן שמירה מסוים הדרוש להתרחשות תגובה מסוימת, המדיום משתחרר ברציפות מהכור. תאי זרימה קוליים וכורים מוטבעים מאפשרים ייצור רצוף של המוצר, אשר תלוי רק באספקה רציפה של ריאגנטים.

התמונה מציגה את Ultrasonicator UIP1000hdT עם כור אצווה (משמאל) ועם כור תאי זרימה לעיבוד מוטבע (מימין).

כורי סונו כימיים בעלי ביצועים גבוהים

Hielscher Ultrasonics הוא היצרן המהימן שלך עבור כורים כימיים sono-chemical וציוד קולי בעל ביצועים גבוהים שיכול לשפר באופן אמין את התגובה הכימית שלך. טווח המוצרים של Hielscher Ultrasonics כולל סוגים וסוגים שונים של סונורקטורים בקנה מידה גדול במעבדה ובתעשייה עבור אצווה ומצב זרימה. עם Hielscher ביצועים גבוהים בדיקה סוג ultrasonication, התקדמות מרובים – כגון קצב תגובה משופר, המרה מלאה יותר, תפוקות גבוהות יותר, בקרת תגובה מדויקת ויעילות כוללת מעולה – מושגות באופן אמין בכורים אצווה וזרימה. מיועד ביצועים גבוהים וחוסן, Hielscher ultrasonicators ו sono-reactors ניתן להתקין לשימוש עם כימיקלים קשים, בסביבות תובעניות ויישומים כבדים.
כורים קוליים Hielscher מתוכננים עם מוקד של קרינה קולית אחידה של המדיום, כך שדה הלחץ האקוסטי יכול להתרחב באופן שווה. עמידה בדרישה זו משפרת את היעילות הכוללת של התגובה הסונוכימית מכיוון שהאולטרסאונד משיג את הגברת התהליך הגבוהה ביותר.

מבט סכמטי על התופעות המתרחשות בכור סונוכימי.
תמונה ומחקר: ©Dahlem et al., 1999.

מגוון המוצרים מכסה אולטרסאונד מעבדה קומפקטי עבור R&D, מערכות אולטראסוניות עוצמתיות וטייס וכן ציוד תעשייתי מלא לייצור בנפח גדול. זה מאפשר בדיקות היתכנות ללא סיכון בקנה מידה קטן ולאחר מכן הרחבה ליניארית לחלוטין לנפחים גדולים יותר.

בקרת סוניקציה מדויקת

התצוגה הצבעונית הדיגיטלית והתוכנה החכמה עם שליטה מרחוק בדפדפן ופרוטוקול נתונים אוטומטי על כרטיס SD משולב מאפשרים הגדרה וניטור מתוחכמים של הפרמטרים העל-קוליים בכור הסונו-כימי.
היופי בתגובות מונעות סונוכימית הוא היעילות שניתן להשיג באופן אמין באמצעות אופטימיזציה של תהליכים. משרעת קולית אופטימלית, קלט כוח אולטרסאונד, טמפרטורה ולחץ ניתן לקבוע עבור כל תגובה מסוימת. זה מאפשר למצוא את הפרמטרים הסוניקציה האידיאליים, כך תוצאות תגובה אופטימלית ויעילות מושגות.

בקרת טמפרטורה

כל האולטרסאונד הדיגיטלי שלנו מצויד בחיישן טמפרטורה הניתן לחיבור לניטור טמפרטורה רציף, אותו ניתן להכניס לנוזל למדידה מתמדת של טמפרטורת הצובר בתפזורת. תוכנה מתוחכמת מאפשרת הגדרה של טווח טמפרטורות. כאשר חורגים ממגבלת הטמפרטורה, האולטר-סאונד משתהה באופן אוטומטי עד שהטמפרטורה בנוזל יורדת לנקודה מוגדרת מסוימת ומתחיל לסוניק שוב באופן אוטומטי. כל מדידות הטמפרטורה כמו גם נתוני תהליך קוליים חשובים אחרים נרשמים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה וניתן לשנות אותם בקלות לבקרת תהליך.
כורים סונוכימיים מ Hielscher זמינים עם מעילי קירור. בנוסף, ניתן לחבר מחליפי חום ויחידות צ'ילר כדי להבטיח את טמפרטורת התהליך הרצויה.

רכיבים זמינים להרכבת הכור הכימי האידיאלי

הפורטפוליו הגדול של התקנים קוליים זמינים, בדיקות (סונוטרודים), מאיצים, קרניים, כורי אצווה ותאי זרימה, כמו גם אביזרים רבים נוספים מאפשרים להגדיר את הכור הקולי-כימי האידיאלי (סונו-כור) עבור התהליך הספציפי שלך.
כל הציוד כבר מותאם לפיזור אחיד של קוויטציה אקוסטית ודפוסי זרימה יציבים, שהם היבטי התכנון החשובים ביותר להשגת תוצאות הומוגניות ואמינות בכור כימי נסער אולטרסאונד.
חמצון לא רצוי יכול להימנע על ידי טיהור הכור עם גז אינרטי, למשל שמיכת חנקן.

פתרונות מותאמים אישית לכור הכימי שלך

בעוד Hielscher מציעה אצווה שונים פתרון כור מוטבע בגדלים וגיאומטריות שונות, עשוי נירוסטה או זכוכית, אנו שמחים לייצר את כלי הכור הכימי המיוחד שלך בהתחשב ביסודות הניתוח והעיצוב של דרישות התהליך הספציפיות שלך. עם צוות מנוסה וותיק של מהנדסים ומפתחים טכניים, אנו מתכננים את הכור הכימי שלך העונה על דרישותיך. לדוגמה, גודל, חומר, גיאומטריה, יציאות הזנה ופריקה, מספר בדיקות קוליות וכו 'ניתן לתכנן על מנת להפוך את הכור הכימי אידיאלי אולטרה-סאונד מקודם עבור התהליך הכימי שלך.

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: