סונוכימיה וכורים סונוכימיים

Sonochemistry הוא תחום הכימיה שבו אולטרסאונד בעוצמה גבוהה משמש כדי לגרום, להאיץ ולשנות תגובות כימיות (סינתזה, קטליזה, השפלה, פילמור, הידרוליזה וכו '). cavitation שנוצר באולטרסאונד מאופיין בתנאים ייחודיים צפופי אנרגיה, אשר לקדם ולהעצים תגובות כימיות. שיעורי תגובה מהירים יותר, תשואות גבוהות יותר ושימוש ריאגנטים ירוקים ומתונים יותר הופכים את הסונוכימיה לכלי יתרון מאוד על מנת להשיג תגובות כימיות משופרות.

סונוכימיה

Sonochemistry הוא שדה המחקר והעיבוד שבו מולקולות עוברות תגובה כימית בגלל היישום של ultrasonication בעוצמה גבוהה (למשל, 20 kHz). התופעה האחראית לתגובות סונוכימיות היא cavitation אקוסטי. cavitation אקוסטי או קולי מתרחשת כאשר גלי אולטרסאונד חזקים מצמדים לתוך נוזל או תרחיף. בשל מחזורי לחץ גבוה / לחץ נמוך לסירוגין הנגרמים על ידי גלי אולטרסאונד כוח בנוזל, בועות ואקום (חללים cavitational) נוצרים, אשר גדלים על פני מספר מחזורי לחץ. כאשר בועת הוואקום cavitational מגיע לגודל מסוים שבו הוא לא יכול לספוג יותר אנרגיה, בועת ואקום קורס באלימות ויוצר נקודה חמה צפופה מאוד אנרגיה. נקודה חמה מקומית זו מאופיינת בטמפרטורות גבוהות מאוד, לחצים ומיקרו-זרימה של מטוסי סילון נוזליים מהירים במיוחד.

בקשת מידע





Sonochemical glass reactor at the ultrasonicator UIP1000hdT. Ultrasonic (acoustic) cavitation initiates, intensifies and accelerates chemical reactions

כור Sonochemical: sonication אינטנסיבי וכתוצאה מכך cavitation יוזם ומעצים תגובות כימיות והוא יכול להחליף אפילו מסלולים.

Cavitation אקוסטי והשפעות של אולטרה סאונד בעצימות גבוהה

Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.cavitation אקוסטי, המכונה לעתים קרובות גם cavitation קולי, ניתן להבחין לשתי צורות, cavitation יציב וחולף. במהלך cavitation יציב, בועת cavitation מתנדנד פעמים רבות סביב רדיוס שיווי המשקל שלה, בעוד במהלך cavitation חולף, שבו בועה קצרת מועד עוברת שינויים דרמטיים נפח כמה מחזורים אקוסטיים ומסתיים בקריסה אלימה (Suslick 1988). cavitation יציב וחולף עלול להתרחש בו זמנית בתמיסה בועה עוברת cavitation יציב עלול להפוך חלל חולף. קריסה בועות, אשר אופייני cavitation חולף sonication בעוצמה גבוהה, יוצר תנאים פיזיים שונים כולל טמפרטורות גבוהות מאוד של 5000–25,000 K, לחצים של עד כמה 1000 בר, ונחלים נוזליים עם מהירויות של עד 1000m / s. מאז קריסה / קריסה של בועות cavitation מתרחשת בפחות מ ננו סקונד, שיעורי חימום וקירור גבוהים מאוד מעל 1011 K / s ניתן לצפות. שיעורי חימום גבוהים כאלה הפרשי לחץ יכולים ליזום ולהאיץ תגובות. לגבי זרמים נוזליים המתרחשים, אלה microjets במהירות גבוהה להראות יתרונות גבוהים במיוחד כשמדובר תרחיף מוצק נוזלי הטרוגני. המטוסים הנוזליים פוגעים על פני השטח עם הטמפרטורה המלאה והלחץ של הבועה הקורסת וגורמים לשחיקה באמצעות התנגשות בין-חלקיקית כמו גם התכה מקומית. כתוצאה מכך, נצפתה העברה המונית משופרת משמעותית בתמיסה.

וידאו זה מראה את הultrasonicator UP400S (400W) הפקת כיפוציה אקוסטית במים.

ויטבציה אולטרה סאונד במים באמצעות UP400S


cavitation אולטרה סאונד נוצר בצורה היעילה ביותר בנוזלים וממסים שנינות לחצים אדים נמוכים. לכן, מדיה עם לחצי אדים נמוכים הם חיוביים עבור יישומים sonochemical.
כתוצאה של cavitation קולי, הכוחות האינטנסיביים שנוצרו יכול להחליף מסלולים של תגובות למסלולים יעילים יותר, כך המרות שלמות יותר ו / או הייצור של תוצרי לוואי לא רצויים נמנעים.
החלל הצפוף באנרגיה שנוצר על ידי קריסת בועות cavitation נקרא נקודה חמה. תדר נמוך, אולטרסאונד בהספק גבוה בטווח של 20kHz ואת היכולת ליצור משרעת גבוהה מבוססת היטב עבור הדור של נקודות חמות אינטנסיביות ואת התנאים sonochemical חיובי.

ציוד מעבדה אולטרה סאונד, כמו גם כורים קוליים תעשייתיים עבור תהליכים סונוכימיים מסחריים זמינים ומוכחים כמו אמין, יעיל, וידידותי לסביבה במעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי מלא. תגובות sonochemical יכול להתבצע כמו אצווה (כלומר, כלי פתוח) או בתהליך בשורה באמצעות כור תא זרימה סגורה.

Ultrasonicator UIP2000hdT with sonochemical inline reactor for highly efficient sonochemical applications such as sono-catalysis and sono-synthesis.

אולטראסאונד תעשייתי UIP2000hdT (2kW) עם כור מוטבע סונוכימי.

בקשת מידע





סונו-סינתזה

סונו-סינתזה או סינתזה sonochemical הוא היישום של cavitation שנוצר באולטרסאונד על מנת ליזום ולקדם תגובות כימיות. ultrasonication בהספק גבוה (למשל, ב 20 kHz) מראה השפעות חזקות על מולקולות מליטה כימית. לדוגמה, ההשפעות הסונוכימיות הנובעות sonication אינטנסיבי יכול לגרום פיצול מולקולות, יצירת רדיקלים חופשיים, ו / או החלפת מסלולים כימיים. סינתזה Sonochemical ולכן משמש באופן אינטנסיבי לייצור או שינוי של מגוון רחב של חומרים ננו מובנים. דוגמאות לננו-חומרים המיוצרים באמצעות סונו-סינתזה הן חלקיקים (NPs) (למשל, NPs זהב, NPs כסף), פיגמנטים, חלקיקי ננו-קליפת ליבה, ננו הידרוקסיאפטיט, מסגרות מתכת אורגניות (MOFs)רכיבים פרמצבטיים פעילים (API), חלקיקים מעוטרים במיקרוספרה, ננו-מרוכבים בין חומרים רבים אחרים.

Ultrasonically synthesised silver nano-particles are spherically shaped and show a uniform particle size.

תמונת TEM (A) והתפלגות גודל החלקיקים שלה (B) של חלקיקי כסף (Ag-NPs), שעברו סינתזה סונוכימית בתנאים אופטימליים.

מיושם גם באופן נרחב הוא התגבשות מקודמת באולטרסאונד (סונו-התגבשות), שבו כוח אולטרסאונד משמש לייצור פתרונות רוויים, ליזום התגבשות / משקעים, ולשלוט גודל גביש ומורפולוגיה באמצעות פרמטרים תהליך קולי. לחץ כאן כדי ללמוד עוד על התגבשות סונו!

סונו-קטליזה

Sonicating השעיה כימית או פתרון יכול לשפר באופן משמעותי תגובות קטליטי. האנרגיה הסונוכימית מפחיתה את זמן התגובה, משפרת את החום ואת העברת ההמונים, מה שמביא לאחר מכן לעלייה בקבועי קצב כימי, תשואות ובחירה.
ישנם תהליכים קטליטיים רבים, אשר נהנה באופן דרסטי מיישום של אולטרסאונד כוח ואת ההשפעות הסונוכימיות שלה. כל קטליזה העברת פאזה הטרוגנית (PTC) תגובה מעורבים שני נוזלים או יותר immiscible או הרכב נוזלי מוצק, היתרונות של sonication, האנרגיה הסונוכימית ואת העברת המסה משופרת.
לדוגמה, הניתוח ההשוואתי של תחמוצת מי חמצן רטובה שקטה בסיוע אולטרסאונד של פנול במים גילה כי sonication הפחית את מחסום האנרגיה של התגובה, אבל לא היתה השפעה על מסלול התגובה. אנרגיית ההפעלה לחמצון של פנול על RuI3 זרז במהלך sonication נמצאה להיות 13 kJ מול. אני לא מביןשהיה קטן פי ארבעה בהשוואה לתהליך החמצון השקט (57 kJ מול).. אני לא מבין). (רוקינה ואח', 2010)
קטליזה sonochemical משמש בהצלחה לייצור של מוצרים כימיים, כמו גם הייצור של מיקרון ננו מובנה חומרים אנאורגניים כגון מתכות, סגסוגות, תרכובות מתכת, חומרים שאינם מתכת, מרוכבים אנאורגניים. דוגמאות נפוצות של PTC סייע באולטרסאונד הם transesterification של חומצות שומן חינם לתוך מתיל אסתר (ביודיזל), הידרוליזה, saponification של שמנים צמחיים, תגובת סונו-פנטון (תהליכים דמויי פנטון), השפלה סונוקטליטית וכו '.
קרא עוד על סונו-קטליזה ויישומים ספציפיים!

יישומים סונוכימיים אחרים

בשל השימוש הרב-תכליתי שלהם, אמינות ותפעול פשוט, מערכות sonochemical כגון UP400St אוֹ UIP2000hdT מוערכים כציוד יעיל לתגובות כימיות. התקנים sonochemical אולטרסוניקה Hielscher ניתן להשתמש בקלות עבור אצווה (כיור פתוח) ו sonication מוטבע רציף באמצעות תא זרימה sonochemical. Sonochemistry כולל סונו סינתזה, סונו-קטליזה, השפלה, או פולמריזציה נמצאים בשימוש נרחב בכימיה, ננוטכנולוגיה, מדעי החומרים, תרופות, מיקרוביולוגיה, כמו גם בתעשיות אחרות.

בקשת מידע





ציוד סונוכימי בעל ביצועים גבוהים

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Hielscher Ultrasonics הוא הספק העליון שלך של חדשני, המדינה-of-the-art ultrasonicators, תא זרימה sonochemical, כורים ואביזרים לתגובות sonochemical יעיל ואמין. כל ultrasonicators Hielscher מתוכננים באופן בלעדי, מיוצרים ונבדקים במפקדת אולטרסוניקה Hielscher בטלטו (ליד ברלין), גרמניה. מלבד הסטנדרטים הטכניים הגבוהים ביותר וחוסן יוצא מן הכלל ותפעול 24/7/365 לתפעול יעיל ביותר, אולטראסאונד Hielscher הם קלים ואמינים לתפעול. יעילות גבוהה, תוכנה חכמה, תפריט אינטואיטיבי, פרוטוקול נתונים אוטומטי ושלט רחוק בדפדפן הם רק כמה תכונות המבדילות Hielscher Ultrasonics מיצרני ציוד סונוכימיים אחרים.

משרעת מתכווננת במדויק

משרעת היא עקירה בחזית (קצה) של sonotrode (הידוע גם בשם בדיקה קולית או קרן) והוא הגורם המשפיע העיקרי של cavitation קולי. משרעת גבוהה יותר פירושה cavitation אינטנסיבי יותר. העוצמה הנדרשת של cavitation תלויה מאוד בסוג התגובה, ריאגנטים כימיים בשימוש ותוצאות ממוקדות של התגובה הסונוכימית הספציפית. משמעות הדבר היא משרעת צריך להיות מתכוונן במדויק על מנת לכוון את עוצמת cavitation אקוסטי לרמה האידיאלית. כל ultrasonicators Hielscher ניתן להתאים באופן אמין ומנו בדיוק באמצעות שליטה דיגיטלית אינטליגנטית משרעת אידיאלי. קרני המאיץ ניתן להשתמש בנוסף כדי להקטין או להגדיל את משרעת מכנית. אולטרסוניקה’ מעבדי אולטראסוניות תעשייתיים יכולים לספק משרעת גבוהה מאוד. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל ברציפות בקלות בפעולה 24/7. עבור משרעת גבוהה עוד יותר, sonotrodes אולטראסוניות מותאמות אישית זמינים.

בקרת טמפרטורה מדויקת במהלך תגובות סונוכימיות

Sonochemical setup consisting in the ultrasonicator UP400St with temperature sensor for sonochemical reactionsבנקודה החמה cavitation, טמפרטורות גבוהות מאוד של אלפים רבים של מעלות צלזיוס ניתן לראות. עם זאת, טמפרטורות קיצוניות אלה מוגבלות באופן מקומי לפנים הדקות וסביבתה של בועת cavitation המתמוטטת. בתמיסה בתפזורת, עליית הטמפרטורה מהקריסה בועות cavitation אחד או כמה הוא זניח. אבל sonication רציף, אינטנסיבי לתקופות ארוכות יותר יכול לגרום לעלייה מצטברת של הטמפרטורה של הנוזל בתפזורת. עלייה זו בטמפרטורה תורמת לתגובות כימיות רבות ונחשבת לעתים קרובות כמועילה. עם זאת, לתגובות כימיות שונות יש טמפרטורות תגובה אופטימליות שונות. כאשר מטפלים בחומרים רגישים לחום, ייתכן שיהיה צורך בבקרת טמפרטורה. על מנת לאפשר תנאים תרמיים אידיאליים במהלך תהליכים sonochemical, Hielscher Ultrasonics מציע פתרונות מתוחכמים שונים לבקרת טמפרטורה מדויקת במהלך תהליכים sonochemical, כגון כורים sonochemical ותאי זרימה מצויד מעילי קירור.
תאי הזרימה והכורים הסונוכימיים שלנו זמינים עם מעילי קירור, התומכים בפיזור חום יעיל. לניטור טמפרטורה רציף, אולטראסאונד Hielscher מצוידים חיישן טמפרטורה pluggable, אשר ניתן להכניס לתוך הנוזל למדידה מתמדת של הטמפרטורה בתפזורת. תוכנה מתוחכמת מאפשרת הגדרה של טווח טמפרטורות. כאשר מגבלת הטמפרטורה היא חריגה, ultrasonicator באופן אוטומטי משתהה עד הטמפרטורה בנוזל ירד לנקודה מוגדרת מסוימת ומתחיל sonicating באופן אוטומטי שוב. כל מדידות הטמפרטורה, כמו גם נתוני תהליך קולי חשובים אחרים נרשמים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה והוא יכול להיות מתוקן בקלות לבקרת תהליך.
טמפרטורה היא פרמטר חיוני של תהליכים סונוכימיים. הטכנולוגיה המשוכללת של Hielscher מסייעת לך לשמור על הטמפרטורה של היישום הסונוכימי שלך בטווח הטמפרטורות האידיאלי.

למה Hielscher אולטרסוניקה?

  • יעילות גבוהה
  • טכנולוגיה מתקדמת
  • קל ובטוח לתפעול
  • אֲמִינוּת & חוסן
  • קְבוּצָה & בשורה
  • עבור כל אמצעי אחסון
  • תוכנה אינטליגנטית
  • תכונות חכמות (למשל, פרוטוקול נתונים)
  • CIP (נקי במקום)

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווה קצב זרימה התקנים מומלצים
1 עד 500mL 10 עד 200mL / min מעלהay
10 עד 2000mL 20 עד 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L 0.2 ל 4 ליטר / דקה UIP2000hdT
10 עד 100 ליטר 2 עד 10L / min UIP4000hdT
N.A. 10 עד 100L / min UIP16000
N.A. יותר גדול אשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.



ספרות/הפניות

  • Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
  • Ekaterina V. Rokhina, Eveliina Repo, Jurate Virkutyte (2010): Comparative kinetic analysis of silent and ultrasound-assisted catalytic wet peroxide oxidation of phenol. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 541-546.
  • Brundavanam, R. K.; Jinag, Z.-T., Chapman, P.; Le, X.-T.; Mondinos, N.; Fawcett, D.; Poinern, G. E. J. (2011): Effect of dilute gelatine on the ultrasonic thermally assisted synthesis of nano hydroxyapatite. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Poinern, G.E.J.; Brundavanam, R.K.; Thi Le, X.; Fawcett, D. (2012): The Mechanical Properties of a Porous Ceramic Derived from a 30 nm Sized Particle Based Powder of Hydroxyapatite for Potential Hard Tissue Engineering Applications. American Journal of Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. International Journal of Nanomedicine 6; 2011. 2083–2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): Synthesis and characterisation of nanohydroxyapatite using an ultrasound assisted method. Ultrasonics Sonochemistry, 16 /4; 2009. 469- 474.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, Vol. 26, 1998. 517-541.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.