Hielscher ultrazvučna tehnologija

Sonocatalysis – Ultrazvučno Assisted kataliza

Ultrazvuka utječe na katalizator reaktivnost tijekom kataliza poboljšane masovne prijenos i unos energije. U heterogene katalize, gdje je katalizator na različitu fazu na reaktante, ultrazvučni disperzija povećava površinu dostupne reaktante.

Pozadina katalizu

Kataliza je proces u kojem je stopa od a Kemijska reakcija se povećava (Ili smanjiti) pomoću katalizatora. Proizvodnja mnogih kemikalija uključuje katalizu. Utjecaj na brzinu reakcije ovisi o učestalosti kontakta reaktanata u koraku određuje brzinu. Općenito, katalizatori se povećala brzina reakcije i smanjiti aktivaciju energiju osiguravanjem alternativnom putu reakcije za reakcijskog produkta. Za to katalizatori reagirati s jednim ili više reaktanata radi formiranja intermedijera koji naknadno daju konačni proizvod. Potonji korak regenerira katalizator. Po smanjuje aktivacijsku energiju, Više molekularni sudari imaju potrebnu energiju za postizanje stanja. U nekim slučajevima katalizatori se koriste promjenu selektivnost kemijske reakcije.

Dijagram prikazuje djelovanje katalizatora u kemijskoj reakciji X + Y Z kako bi se dobilo Na dijagram u desno prikazuje učinak katalizatora u kemijskoj reakciji X + Y kako bi se dobilo Z. katalizator osigurava alternativni put (zeleno) s nižim energija aktiviranja EA.

Učinci ultrazvukom

Akustična valna duljina u tekućinama je u rasponu od cca 110 do 0,15 mm za frekvencije između 18kHz i 10MHz. To je znatno iznad molekularne dimenzije. Iz tog razloga, ne postoji izravna spajanje akustičnog polja s molekulama kemijskih vrsta. Učinci ultrazvuka su u velikoj mjeri rezultat ultrazvučna kavitacija u tekućinama. Stoga, ultrazvučno pomoć kataliza zahtijeva barem jednog reagensa da se u tekućoj fazi. Ultrazvuka doprinosi heterogene i homogene katalize na mnogo načina. Pojedinačni učinci mogu biti unaprijeđen ili smanjiti prilagođavanje ultrazvučni amplitude i tlak tekućine.

Ultrazvučno raspršivanje i emulsifving

Kemijske reakcije koje uključuju reagense i katalizatore više od jedne faze (heterogene katalize) ograničene su na granicu faze jer je to jedino mjesto, gdje se nalazi reakkator i katalizator. Izloženost reagensa i katalizatora jedni drugima je ključni čimbenik za mnoge kemijske reakcije višefaznih, Iz tog razloga, specifična površina granice faza postaje utjecajan za kemijsku brzinu reakcije.

Grafički pokazuje korelaciju između veličine čestica i površineUltrasonication je vrlo djelotvorno sredstvo za disperzije krutih tijela a za Emulgiranje se tekućina. Smanjenjem veličine čestica/droplet Ukupna površina granice faze povećava se u isto vrijeme. Grafika na lijevoj strani pokazuje korelaciju između veličine čestica i površine u slučaju sferičnih čestica ili kapljica (Kliknite za veći prikaz!). Kako se površina granice faze povećava tako da se brzina kemijske reakcije. Za mnoge materijale ultrazvučna kavitacija može napraviti čestice i kapljice vrlo fine veličina – često znatno ispod 100 nanometara, Ako disperzija ili emulzija postaje barem privremeno stabilna, primjena ultrazvuk može biti potrebna samo na početnoj fazi kemijske reakcije. Inline ultrazvučni reaktor za početno miješanje reagenasa i katalizator mogu generirati u fine čestice veličine / kapljica u vrlo kratkom vremenu i pri visokim brzinama protoka. To se može primijeniti čak i na vrlo viskozne medije.

Prijenos mase

Kada reagensi reagiraju na granici faze, proizvodi kemijske reakcije akumuliraju se na kontaktnom površini. To blokira druge molekule reagensa od interakcije na ovoj granici faze. Mehaničke sile smicanja uzrokovane cavitational jet potocima i akustična streaming rezultiraju turbulentnim protokom i materijalnim prijevozom iz i na čestice ili kapljica površine. U slučaju droplets, visoka smicanja može dovesti do koalescacije i naknadne formiranje novih kapljica. Kako kemijska reakcija napreduje tijekom vremena, može se zahtijevati ponavljanje ultrazvuka, npr. u dva stupnja ili povećala izloženost reagensa,

Energetska Ulaz

Ultrazvučno kavitacija je jedinstven način da se staviti energiju u kemijskim reakcijama, Kombinacija velike brzine tekućim mlazom, visokog tlaka (>1000atm) i visoke temperature (>5000K), ogromne cijene za grijanje i hlađenje (>109ks-1) Javljaju lokalno koncentrirana u -HDQD kompresije kavitacijskim mjehurića. Kenneth Suslick says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Povećanje reaktivnost

Cavitational erozije na površine čestica generira unpassivated, visoko reaktivnih površina, Kratkotrajni visoke temperature i tlakovi doprinose molekularne razgradnje i povećanje reaktivnost mnogih kemijskih vrsta. Ultrazvučni zračenje može se upotrijebiti u pripravi katalizatora, npr za proizvodnju agregata čestica fine veličine. To stvara amorfne katalizatore čestice visoke specifične površine područje. Zbog toga agregata strukture, takvi katalizatori se mogu odvojiti od reakcijskih produkata (na primjer filtracijom).

Ultrazvučno čišćenje

Često kataliza uključuje neželjene nusproizvode, zagađenja ili nečistoće u reagensa. To može dovesti do degradacije i kvarenja na površini čvrstih katalizatora. Zbog kvarenja smanjuje se površina izloženih katalizatora i stoga smanjuje njegovu učinkovitost. Ne treba ga ukloniti ni tijekom postupka ili u intervalima recikliranja koristeći druge procesne kemikalije. Ultrasonication je učinkovit način za Čiste katalizatori ili pomoći procesa recikliranja katalizatora, Ultrazvučno čišćenje je vjerojatno najčešći i poznata primjena ultrazvuka. Udarcima kavitacijskim tekućih mlaznice i udarnih valova do 104bankomat može stvoriti lokalizirane sile smicanja, eroziju i koroziju površine. Za fine čestice veličine, sudari velike brzine između čestica dovodi na površinu, pa čak i erozija brušenje i glodanje, Ovi sudari mogu uzrokovati lokalne prolazne temperature utjecaj cca. 3000K. Suslick pokazali, da je ultrazvukom učinkovito uklanja površine premaza oksida, Uklanjanje takvih pasivizaciju premaza dramatično poboljšava brzine reakcija za razne reakcije (Suslick 2008). Primjena ultrazvuka pomaže smanjiti onečišćenje problem čvrstog raspršene katalizatora u kataliza i doprinosi za čišćenje tijekom procesa recikliranja katalizator.

Primjeri ultrazvučni katalizu

Postoje brojni primjeri za ultrazvučno pomagao kataliza i za ultrazvučno pripremu heterogenih katalizatora. Preporučamo Sonocatalysis članak Kenneth Suslick za sveobuhvatan uvod. Hielscher materijal ultrazvučni reaktora za pripremu katalizatora ili katalize, kao Katalitički transesterifikacija za proizvodnju metilesteri (tj masnih metilester = biodizel),

Ultrazvučna oprema za Sonocatalysis

Ultrazvučni reaktora sa 7 x 1kW ultrazvučni procesori UIP1000hdHielscher proizvodi ultrazvučni uređaji za upotrebu u bilo ljestvica i za razne procese, Ovo uključuje laboratorij ultrazvukom u male bočice kao industrijskih reaktori i tekuće stanice, Za početno ispitivanje procesa u laboratorijskom mjerilu UP400S (400 W) je vrlo pogodan. To se može koristiti za serije procese, kao i za inline sonication. Za ispitivanje procesa i optimizacija prije mjerilo, preporučujemo korištenje UIP1000hd (1000 W), Jer je to jedinica je vrlo prilagodljiv i rezultati kon biti umanjena linearno na bilo većeg kapaciteta. Za kompletnu proizvodnju nudimo ultrazvučnih uređaja i do 10kW i 16kW ultrazvučni moć. Klasteri nekoliko takvih jedinica pružaju vrlo velike kapacitete za preradu.

Biti će nam drago podržati svoj proces testiranja, optimizacija i razmjeru. Pričaj sa nama o prikladne opreme ili posjetite našu proces laboratorij,

Više informacija zatražite!

Ispunite ovaj obrazac za zahtjev više informacija o Sonocatalysis i ultrazvučno potpomognute katalize.









Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,


Literatura na Sonocatalysis i minimalno potpomognutoj katalizu

Suslick, K. S .; Didenko, Y .; Fang, M. M .; Hyeon, T .; Kolbeck, K. J .; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M .; Wong, M. (1999): Akustične kavitacije i njegove posljedice, u: Phil. specifikacija Roy. Soc. A, 1999., 357, 335-353.

Suslick, K.S. Skrabalak, S. E. (2008): "Sonocatalysis" U Priručniku heterogene katalize, sv. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, ​​J., ur .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, str 2006-2017..