सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाएं और संश्लेषण
Sonochemistry रासायनिक प्रतिक्रियाओं और प्रक्रियाओं के लिए अल्ट्रासाउंड के आवेदन पत्र है । तरल पदार्थ में sonochemical प्रभाव पैदा तंत्र ध्वनिक cavitation की घटना है ।
Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रयोगशाला और औद्योगिक उपकरणों sonochemical प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक गुहिकायन तेज और संश्लेषण और उत्प्रेरक के रूप में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को गति।
Sonochemical प्रतिक्रियाओं
निम्नलिखित sonochemical प्रभाव रासायनिक प्रतिक्रियाओं और प्रक्रियाओं में मनाया जा सकता है:
- प्रतिक्रिया की गति में वृद्धि
- प्रतिक्रिया उत्पादन में वृद्धि
- अधिक कुशल ऊर्जा उपयोग
- प्रतिक्रिया मार्ग के स्विचन के लिए sonochemical तरीके
- चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक का प्रदर्शन सुधार
- चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक के परिहार
- क्रूड या टेक्निकल रिएजेंट का इस्तेमाल
- धातुओं और ठोस के सक्रियकरण
- रिएजेंट या उत्प्रेरक की प्रतिक्रिया में वृद्धि (यहां क्लिक करें और अधिक पढ़ने के लिए अल्ट्रासोनिक असिस्टेड catalysis के बारे में)
- कण संश्लेषण में सुधार
- नैनोकणों की कोटिंग
7 अल्ट्रासोनिक homogenizers के मॉडल UIP1000hdT (7x 1kW अल्ट्रासोनिक शक्ति) औद्योगिक पैमाने पर sonochemical प्रतिक्रियाओं के लिए क्लस्टर के रूप में स्थापित।
अल्ट्रासोनिक रूप से तीव्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लाभ
अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित रासायनिक प्रतिक्रियाएं रासायनिक संश्लेषण और प्रसंस्करण के क्षेत्र में प्रक्रिया गहनता की एक स्थापित तकनीक हैं। अल्ट्रासाउंड तरंगों की शक्ति का उपयोग करके, ये प्रतिक्रियाएं पारंपरिक तरीकों पर कई फायदे प्रदान करती हैं, रासायनिक उत्प्रेरण और संश्लेषण में सुधार करती हैं। टर्बो-फास्ट रूपांतरण दर, उत्कृष्ट पैदावार, बढ़ी हुई चयनात्मकता, बेहतर ऊर्जा दक्षता और कम पर्यावरणीय प्रभाव सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के मुख्य फायदे हैं।
टेबल ब्लो अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित प्रतिक्रिया बनाम पारंपरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कुछ प्रमुख फायदे दिखाता है:
| प्रतिक्रिया | प्रतिक्रिया का समय परम्परागत |
प्रतिक्रिया का समय Ultrasonics |
उपज पारंपरिक (%) |
उपज अल्ट्रासोनिक्स (%) |
|---|---|---|---|---|
| डाइल्स-एल्डर साइक्लाइजेशन। | 35 घंटे | 3.5 घंटे | 77.9 | 97.3 |
| इंडेन का इंडेन -1-वन में ऑक्सीकरण | 3 घंटे | 3 घंटे | 27% से कम | 73% |
| मेथॉक्सीएमिनोसिलेन की कमी | कोई प्रतिक्रिया नहीं | 3 घंटे | 0% | 100% |
| लंबी श्रृंखला असंतृप्त फैटी एस्टर का एपिऑक्सीडेशन। | 2 घंटे | 15 मिनट | 48% | 92% |
| आर्यलाकेन्स का ऑक्सीकरण | 4 घंटे | 4 घंटे | 12% | 80% |
| मोनोसब्स्टीट्यूटेड α,β-अनसैचुरेटेड एस्टर में नाइट्रोएल्केन्स को जोड़ना | 2 दिन | 2 घंटे | 85% | 90% |
| 2-ऑक्टानॉल का परमैंगनेट ऑक्सीकरण। | 5 घंटे | 5 घंटे | 3% | 93% |
| "क्लैसेन-श्मिट संघनन द्वारा चालकोन का संश्लेषण"। | 60 मिनट | 10 मिनट | 5% | 76% |
| 2-आयोडोनिट्रोबेंजीन का यूइलमैन युग्मन। | 2 घंटे | 2H | कम टैन 1.5% | 70.4% |
| Reformatsky प्रतिक्रिया | 12 घंटे | 30 मिनट | 50% | 98% |
अल्ट्रासोनिक Cavitation तरल पदार्थ में
Cavitation, यह एक तरल में गठन, विकास, और बुलबुले के implosive पतन है। Cavitational पतन तीव्र स्थानीय हीटिंग (~ 5000 के), उच्च दबाव (~ 1000 एटीएम) पैदा करता है, और भारी हीटिंग और शीतलन दर (>109 के / सेक) और तरल जेट धाराओं (~ 400 किमी / घंटा)। (सुस्लिक 1998)
का उपयोग कर कैविटेशन UIP1000hd:
Cavitation बुलबुले वैक्यूम बुलबुले हैं । वैक्यूम एक तरफ तेजी से चलती सतह और दूसरे पर एक निष्क्रिय तरल के द्वारा बनाई गई है । परिणामस्वरूप दबाव मतभेद तरल के भीतर सामंजस्य और आसंजन बलों को दूर करने के लिए सेवा करते हैं ।
Cavitation विभिन्न तरीकों से उत्पादित किया जा सकता, जैसे Venturi नलिका, उच्च दबाव नलिका, उच्च वेग रोटेशन, या अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर. उन सभी प्रणालियों में इनपुट ऊर्जा घर्षण, अशांति, तरंगों और cavitation में तब्दील हो जाता है । इनपुट ऊर्जा है कि cavitation में तब्दील हो जाता है के अंश cavitation तरल में उपकरण पैदा करने के आंदोलन का वर्णन कई कारकों पर निर्भर करता है ।
त्वरण की तीव्रता cavitation में ऊर्जा के कुशल परिवर्तन को प्रभावित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है । उच्च त्वरण उच्च दबाव मतभेद पैदा करता है । यह बदले में तरल के माध्यम से प्रचार तरंगों के निर्माण के बजाय वैक्यूम बुलबुले के निर्माण की संभावना बढ़ जाती है । इस प्रकार, उच्च त्वरण उच्च ऊर्जा है कि cavitation में तब्दील हो गया है के अंश है । एक अल्ट्रासोनिक transducer के मामले में, त्वरण की तीव्रता दोलन के आयाम द्वारा वर्णित है ।
उच्चतर मात्रा में गुहिकायन के एक अधिक प्रभावी निर्माण का परिणाम होता है। Hielscher Ultrasonics के औद्योगिक उपकरणों 115 माइक्रोन तक के amplitudes बना सकते हैं। इन उच्च आयामों को उच्च विद्युत संचरण अनुपात के लिए अनुमति मिलती है, जो बदले में 100 W / cm create तक की उच्च शक्ति घनत्व बनाने की अनुमति देती है।
तीव्रता के अलावा, तरल एक तरह से अशांति, घर्षण और लहर पीढ़ी के मामले में ंयूनतम नुकसान बनाने में तेजी लाने के लिए किया जाना चाहिए । इसके लिए इष्टतम तरीके से आंदोलन की एकतरफा दिशा है ।
sonochemically बढ़ाया इनलाइन transesterification के लिए 16,000 वाट के साथ अल्ट्रासोनिक रिएक्टर।
- धातु लवण की कमी से सक्रिय धातुओं की तैयारी
- sonication द्वारा सक्रिय धातुओं की पीढ़ी
- धातु (Fe, Cr, Mn, Co) आक्साइड के कणों के sonochemical संश्लेषण, जैसे उत्प्रेरक के रूप में उपयोग के लिए
- धातु या धातु halides का समर्थन करता है पर गर्भवती
- सक्रिय धातु समाधान की तैयारी
- प्रतिक्रियाओं के माध्यम से सीटू जनित organoelement प्रजातियों में धातुओं को शामिल
- गैर धातु ठोस शामिल प्रतिक्रियाओं
- धातुओं, मिश्र धातु, zeolithes और अन्य ठोस के क्रिस्टलीकरण और वर्षा
- उच्च वेग कण collisions द्वारा सतह आकृति विज्ञान और कण आकार के संशोधन
- उच्च सतह क्षेत्र संक्रमण धातुओं, मिश्र, कार्बाइड, आक्साइड और colloids सहित अमली नैनोसंरचित पदार्थों का गठन
- क्रिस्टल के ढेर
- स्मूथिंग और passivating ऑक्साइड कोटिंग को हटाने
- छोटे कणों के micromanipulation (भिन्नीकरण)
- ठोस का फैलाव
- colloids की तैयारी (एजी, Au, क्यू आकार सीडी)
- अतिथि अणुओं की मेजबान अकार्बनिक स्तरित ठोस में intercalation
- पॉलीमर्स का sonochemistry
- पॉलिमर का क्षरण और संशोधन
- पॉलिमर का संश्लेषण
- पानी में जैविक प्रदूषकों का sonolysis
Sonochemical उपकरण
अधिकांश उल्लेख sonochemical प्रक्रियाओं इनलाइन कार्य करने के लिए retrofitted किया जा सकता है । हम आपके प्रसंस्करण की जरूरत के लिए sonochemical उपकरण चुनने में आपकी सहायता करने में खुशी होगी । अनुसंधान के लिए और प्रक्रियाओं के परीक्षण के लिए हम अनुशंसा करते हैं हमारे प्रयोगशाला उपकरणों या UIP1000hdT सेट।
यदि आवश्यक हो, एफएम और एटेक्स प्रमाणित अल्ट्रासोनिक उपकरणों और रिएक्टरों (उदा. UIP1000-एक्सड), sonication के ज्वलनशील रसायनों और उत्पाद योगों के लिए खतरनाक वातावरण में उपलब्ध हैं ।
अल्ट्रासोनिक Cavitation रिंग-खोलने प्रतिक्रियाओं में परिवर्तन
अल्ट्रासोनिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को आरंभ करने के लिए गर्मी, दबाव, प्रकाश या बिजली के लिए एक वैकल्पिक प्रणाली है । Jeffrey एस मूर, चार्ल्स आर Hickenboth, और उनकी टीम में Urbana-Champaign में इलिनोइस विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान संकाय अल्ट्रासोनिक शक्ति ट्रिगर और रिंग खोलने प्रतिक्रियाओं में हेरफेर करने के लिए इस्तेमाल किया । के अंतर्गत sonication, रासायनिक प्रतिक्रियाओं से अलग उत्पादों उत्पंन करने वाले कक्षीय समरूपता नियमों (प्रकृति 2007, 446, 423) की भविष्यवाणी की है । समूह से जुड़े यांत्रिक संवेदनशील 1, 2-disubstituted benzocyclobutene isomers दो पॉलीथीन ग्लाइकोल जंजीरों के लिए, अल्ट्रासोनिक ऊर्जा लागू, और सी का उपयोग करके थोक समाधान का विश्लेषण13 नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी । स्पेक्ट्रा से पता चला कि दोनों सीआईएस और ट्रांस isomers एक ही अंगूठी-खोला उत्पाद प्रदान करते हैं, ट्रांस isomer से एक उम्मीद है । जबकि थर्मल ऊर्जा reactants के यादृच्छिक Brownian गति का कारण बनता है, अल्ट्रासोनिक की यांत्रिक ऊर्जा परमाणु गति के लिए एक दिशा प्रदान करता है । इसलिए, cavitation प्रभाव कुशलता से ऊर्जा को प्रत्यक्ष अणु तनाव, संभावित ऊर्जा सतह को आकार देने ।
जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर के रूप में UP400St नैनोकणों के संश्लेषण को तेज करें। sonochemical मार्ग सरल, प्रभावी, तेजी से है और हल्के परिस्थितियों में गैर विषैले रसायनों के साथ काम करता है।
Sonochemistry के लिए उच्च प्रदर्शन Ultrasonicators
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला और उद्योग के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर की आपूर्ति करता है। सभी Hielscher ultrasonicators बहुत शक्तिशाली और मजबूत अल्ट्रासाउंड मशीनों रहे हैं और पूर्ण लोड के तहत निरंतर 24/7 आपरेशन के लिए बनाया गया है। डिजिटल नियंत्रण, प्रोग्राम सेटिंग्स, तापमान की निगरानी, स्वचालित डेटा प्रोटोकॉलिंग और रिमोट ब्राउज़र नियंत्रण Hielscher ultrasonicators की कुछ विशेषताएं हैं। उच्च प्रदर्शन और आरामदायक आपरेशन के लिए बनाया गया है, उपयोगकर्ताओं को Hielscher Ultrasonics उपकरण के सुरक्षित और आसान हैंडलिंग मूल्य। Hielscher औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर अप करने के लिए 200μm के amplitudes उद्धार और भारी शुल्क अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं। यहां तक कि उच्च amplitudes के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक sonotrodes उपलब्ध हैं।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह की दर | अनुशंसित उपकरणों |
|---|---|---|
| 1 से 500 एमएल | 10 से 200 मील / मिनट | UP100H |
| 10 से 2000 मील | 20 से 400 एमएल / मिनट | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20 एल | 0.2 से 4 एल / मिनट | UIP2000hdT |
| 10 से 100 एल | 2 से 10 एल / मिनट | UIP4000hdT |
| एन.ए. | 10 से 100 एल / मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | के समूह UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक समरूपता का निर्माण करता है ।
साहित्य/संदर्भ
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Suslick, K. S.; Didenko, Y.; Fang, M. M.; Hyeon, T.; Kolbeck, K. J.; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M.; Wong, M. (1999): Acoustic Cavitation and Its Chemical Consequences, in: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.
- Andrzej Stankiewicz, Tom Van Gerven, Georgios Stefanidis (2019): Chapter 4 ENERGY – PI Approaches in Thermodynamic Domain. in: The Fundamentals of Process Intensification, First Edition. Published 2019 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.(page 136)
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- 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.
- Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.
हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजर्स से बनाती है प्रयोगशाला सेवा मेरे औद्योगिक आकार।