Sonocatalysis – Ultrasonically օժանդակությամբ կատալիզ

Ultrasonication ազդում է կատալիզատորը reactivity ընթացքում կատալիզի կողմից ուժեղացված ԶԼՄ-փոխանցման եւ էներգետիկ input. Տարասեռ կատալիզի, որտեղ կատալիզատոր է այլ փուլում դեպի ռեագենտների, ուլտրաձայնային ցրելը մեծացնում մակերեսի տարածքը մատչելի է reactants.

Սոնոկատալիզմի ֆոն

Կատալիզ է գործընթաց է, որի փոխարժեքը մի քիմիական ռեակցիա, որը ավելացել (Կամ նվազել) միջոցով կատալիզատոր: Արտադրությունը շատ քիմիկատների ներառում կատալիզի: The ազդեցությունը արձագանքման փոխարժեքով կախված է հաճախականության շփման վրա reactants փոխարժեքով-որոշելիս քայլ. Ընդհանուր առմամբ, կատալիզատորների բարձրացնել արձագանքման տոկոսադրույքը եւ իջեցնել ակտիվացման էներգիա տրամադրելով այլընտրանքային ռեակցիա կամրջակ արձագանքման արտադրանքի. Համար, այս, որ կատալիզատորներ արձագանքել մեկ կամ ավելի ռեագենտների ձեւավորել միջանկյալ որ հետագայում տալիս է վերջնական արտադրանքը: Վերջինս քայլը վերականգնում է կատալիզատոր: միջոցով իջեցում ակտիվացման էներգիան, Ավելի մոլեկուլային բախումներ ունեն էներգիան անհրաժեշտ է հասնել անցումային վիճակը: Որոշ դեպքերում կատալիզատորներ օգտագործվում են փոխել ընտրողականությունն քիմիական ռեակցիայի.

է դիագրամ դեպի աջ ցույց է տալիս ազդեցությունը կատալիզատորի մի քիմիական ռեակցիայի X + Y արտադրել Զավենի կատալիզատոր ապահովում է այլընտրանքային ճանապարհ (կանաչ), ինչպես նաեւ ցածր ակտիվացման էներգետիկայի Ea:

Ազդեցությունները ultrasonication

Հեղուկներում ձայնային ալիքի երկարությունը տատանվում է մոտավորապես: 110-ից 0.15 մմ `18 կմ-ից մինչև 10 ՄՀց հաճախականությունների համար: Սա զգալիորեն վեր է մոլեկուլային չափսերից: Այդ իսկ պատճառով, ակուստիկ դաշտի ուղղակի զուգակցում չկա քիմիական տեսակների մոլեկուլների հետ: Ուլտրաձայնայնացման հետևանքները մեծ չափով արդյունք են Ուլտրաձայնային կավիտացիա հեղուկների. Հետեւաբար, Ultrasonically աջակցել է կատալիզ պահանջում է առնվազն մեկ նյութ պետք է հեղուկ փուլում: Ultrasonication նպաստում է տարասեռ եւ համասեռ կատալիզի բազմաթիվ եղանակներով. Անհատական ​​ազդեցություն կարող է նպաստել կամ նվազեցվում հարմարեցնելու ուլտրաձայնային լիություն եւ հեղուկ ճնշումը.

Ուլտրաձայնային ցրել եւ Emulsifying

Քիմիական ռեակցիաները, որոնք ներառում են ռեակտիվներ և մեկից ավելի փուլերի կատալիզատոր (հետերոգեն կատալիզացում), սահմանափակվում են փուլային սահմանով, քանի որ սա միակ վայրն է, որտեղ առկա են ռեակտիվը, ինչպես նաև կատալիզատորը: Ռեակտիվների և կատալիզատորի միմյանց ենթարկվելը `ա առանցքային գործոն բազմաթիվ բազմաբնակարան փուլ քիմիական ռեակցիաների, Այս պատճառով է, որ կոնկրետ մակերեսը փուլային սահմանի դառնում ազդեցիկ է քիմիական փոխարժեքով արձագանքը.

Ultrasonication շատ արդյունավետ միջոց է, որ քամիների ցրվածությունը եւ համար emulsification հեղուկների. Նվազեցնելով մասնիկների / կաթիլների չափը, միևնույն ժամանակ ավելանում է փուլային սահմանի ընդհանուր մակերեսը: Գրաֆիկը դեպի ձախ ցույց է տալիս, թե որքանով է մասնիկների չափը և մակերեսի մակերեսը `գնդաձև մասնիկների կամ կաթիլների առկայության դեպքում (Սեղմեք համար ավելի մեծ!) Երբ փուլային սահմանային մակերեսը մեծանում է, քիմիական ռեակցիայի արագությունը նույնպես մեծանում է: Բազմաթիվ նյութերի համար ուլտրաձայնային խոռոչումը կարող է մասնիկների և կաթիլների պատրաստել շատ լավ չափը – հաճախ զգալիորեն ցածր է 100 nanometers, Եթե ​​ցրելը կամ էմուլսիա դառնում գոնե ժամանակավորապես կայուն, կիրառումը Ultrasonics կարող է պահանջվել միայն նախնական փուլում քիմիական ռեակցիայի. An inline Ուլտրաձայնային ռեակտորը նախնական mixing ռեակտիվների եւ կատալիզատորի կարող է առաջացնել նուրբ չափի մասնիկները / Կաթիլներ շատ կարճ ժամանակում եւ բարձր տեմպերով հոսքի. Այն կարող է կիրառվել նույնիսկ բարձր մածուցիկ լրատվամիջոցների.

Զանգվածային-Transfer

Երբ ռեագենտները արձագանքում են փուլային սահմանում, քիմիական ռեակցիայի արտադրանքները կուտակվում են շփման մակերեսին: Սա արգելափակում է այլ ռեակտիվ մոլեկուլները այս փուլի սահմաններում շփվելուց: Կավիատացիոն ինքնաթիռի հոսանքների և ձայնային հոսքի հետևանքով առաջացած մեխանիկական կտրող ուժերը հանգեցնում են իրարանցման հոսքի և նյութական փոխադրումների և մասնիկների կամ կաթիլների մակերեսներից: Կաթիլների դեպքում բարձր կտրվածքը կարող է հանգեցնել համակցվածության և հետագայում նոր կաթիլների ձևավորմանը: Քանի որ ժամանակի ընթացքում քիմիական ռեակցիան առաջընթաց է ապրում, կարող է պահանջվել կրկնել հնչյունավորություն, օրինակ ՝ երկաստիճան կամ շրջանառություն առավելագույնի հասցնել ծանոթացնում ռեակտիվների,

էներգետիկ Մուտքային

Ուլտրաձայնային cavitation եզակի միջոց է դնում էներգիան դեպի քիմիական ռեակցիաների, Համադրություն բարձր արագությամբ հեղուկ jets, բարձր ճնշման (>1000atm) եւ բարձր ջերմաստիճանը (>5000K), հսկայական ջեռուցման եւ հովացման տեմպերը (>10⁹ks^-1) Առաջանում տեղական կենտրոնացված ընթացքում implosive սեղմում cavitational փուչիկները. Քեննեթ Սուսլիկ ասում է. “Cavitation- ը ձայնի տարածման էներգիան քիմիապես օգտագործելի ձևի մեջ կենտրոնացնելու արտակարգ մեթոդ է:”

Աճ հակազդման

Cavitational էրոզիայի է մասնիկների մակերեսների առաջացնում unpassivated, բարձր ռեակտիվ մակերեսների, Անցողիկի բարձր ջերմաստիճանը եւ ճնշումները նպաստել մոլեկուլային կազմալուծում եւ բարձրացնել reactivity բազմաթիվ քիմիական տեսակների. Ուլտրաձայնային ճառագայթում կարող է օգտագործվել նախապատրաստման կատալիզատորների, օրինակ արտադրել ագրեգատներ տուգանք չափի մասնիկների. Այս արտադրում ամորֆ կատալիզատորների մասնիկները բարձր կոնկրետ մակերեսին տարածք: Շնորհիվ այս համախառն կառույցի, նման կատալիզատորների կարող է տարանջատել արձագանքման արտադրանքի (այսինքն, ըստ ֆիլտրացիայի):

Ուլտրաձայնային մաքրում

Հաճախ կատալիզացիան ներառում է ռեագենտների մեջ անցանկալի ենթամթերքներ, աղտոտվածություն կամ կեղտազերծում: Սա կարող է հանգեցնել պինդ կատալիզատորների մակերեսի քայքայման և քայքայման: Fouling- ը նվազեցնում է ենթարկվող կատալիզատորի մակերեսը և, հետևաբար, նվազեցնում է դրա արդյունավետությունը: Անհրաժեշտ չէ այն հեռացնել ոչ այդ գործընթացում, ոչ էլ վերամշակման ընդմիջումներով ՝ օգտագործելով այլ գործընթացների քիմիական նյութեր: Ուլտրաձայնացումը արդյունավետ միջոց է մաքուր կատալիզատորներ օգնել կամ կատալիզատորը վերամշակման գործընթացը, Ուլտրաձայնային մաքրում է, թերեւս, առավել տարածված եւ հայտնի կիրառումը ultrasonics: Որ impingement է cavitational իրացվելի jets եւ հարվածային ալիքների մինչեւ 10⁴ATM կարող է ստեղծել տեղայնացված ճղել ուժերը, էրոզիա եւ մակերեսի pitting. Համար կերպարվեստի չափի մասնիկների, բարձր արագությամբ միջխորհրդարանական մասնիկների բախումներ են հանգեցնել մակերեւութային էրոզիայի եւ նույնիսկ grinding եւ ֆրեզերային, Այս բախումները կարող են տեղական անցումային ազդեցության ջերմաստիճանը մոտավորապես: 3000K: Suslick ցույց տվեց, որ ultrasonication արդյունավետ հեռացնում մակերեսային օքսիդի ծածկույթներ, Հեռացումը նման passivating ծածկույթներ կտրուկ բարելավում արձագանքման դրույքաչափերը լայն ռեակցիաների (2008 թ). Կիրառումը ultrasonics օգնում է իջեցնել fouling խնդիրը ամուր տարագրված կատալիզատորի ընթացքում կատալիզի եւ նպաստում է մաքրման ժամանակ կատալիզատորի վերամշակման գործընթացում:

Օրինակներ ուլտրաձայնային կատալիզի

Կան բազմաթիվ օրինակներ Ultrasonically օժանդակվող կատալիզի եւ համար ուլտրաձայնային պատրաստման տարասեռ կատալիզատորների: Մենք խորհուրդ ենք տալիս, որ Sonocatalysis հոդվածը Քենեթ Suslick համապարփակ ներդրման. Hielscher պարագաներ ուլտրաձայնային ռեակտորներ պատրաստման համար կատալիզատորների կամ կատալիզի, ինչպես, օրինակ, որ կատալիտիկ Transesterification արտադրության համար methylesters (այսինքն յուղալի methylester = Biodiesel),

Ուլտրաձայնային Սարքավորանք Sonocatalysis

Hielscher արտադրում ուլտրաձայնային սարքերի համար օգտագործման ցանկացած մասշտաբի եւ մի բազմազանություն գործընթացների, սա ներառում է լաբորատորիան sonication փոքր vials, ինչպես նաեւ արդյունաբերական ռեակտորներ եւ հոսքի բջիջների, Համար նախնական գործընթացի քննության լաբորատոր մասշտաբով UP400S (400 Վտ) շատ հարմար. Այն կարող է օգտագործվել խմբաքանակի գործընթացներում, ինչպես նաեւ inline sonication. Գործընթացի փորձարկման եւ օպտիմալացման առջեւ ընդլայնումն, մենք խորհուրդ ենք տալիս օգտագործելով UIP1000hd (1000 Վտ), Քանի որ այս միավորները շատ adaptable եւ արդյունքներ հակա մասշտաբը գծային է ցանկացած մեծ հզորությամբ: Համար լայնամասշտաբ արտադրության համար մենք առաջարկում ենք ուլտրաձայնային սարքերի մինչեւ 10 կՎտ եւ 16 կՎտ Ուլտրաձայնային իշխանությունը: Կլաստերների մի քանի նման ստորաբաժանումների ապահովել շատ բարձր վերամշակման հզորությունները:

Մենք ուրախ կլինենք աջակցել Ձեր գործընթացի թեստավորում, օպտիմալացում եւ լայնածավալ: Զրուցեք մեզ հետ մասին հարմար սարքավորումներ կամ այցելեք մեր գործընթացը լաբորատորիա,

Գրականություն Sonocatalysis եւ Ultrasonically Աջակցել կատալիզի

Սուսլիկ, KS; Դիդենկո, Յ .; Fang, MM; Hyeon, T .; Կոլբեք, Ք. McNamara, ՀԲ III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Ակուստիկ կավիտացիա եւ դրա քիմիական հետեւանքները, Ֆիլ. Տրանս. Ռոյ. Սոցիալ. Ա, 1999, 357, 335-353:

Suslick, Կ. Ս., Skrabalak, Ս. Ե. (2008 թ.): “Sonocatalysis” Ձեռնարկ տարասեռ կատալիզի, vol. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, ​​J., Eds .; Wiley-vch: Weinheim, 2008, էջ. 2006-2017.