Սոնոքիմիա. կիրառման վերաբերյալ նշումներ

Սոնոքիմիան ուլտրաձայնային կավիտացիայի ազդեցությունն է քիմիական համակարգերի վրա։ Կավիտացիոն «տաք կետում» առաջացող ծայրահեղ պայմանների շնորհիվ հզոր ուլտրաձայնը շատ արդյունավետ մեթոդ է քիմիական ռեակցիայի արդյունքը (ավելի բարձր ելք, ավելի լավ որակ), փոխարկումը և տևողությունը բարելավելու համար։ Որոշ քիմիական փոփոխություններ հնարավոր է իրականացնել միայն ուլտրաձայնային մշակմամբ, օրինակ՝ տիտանը կամ ալյումինը անագի նանոչափ ծածկույթով պատելը։

Ստորև ներկայացված է մասնիկների և հեղուկների ընտրանի՝ համապատասխան առաջարկություններով այն մասին, թե ինչպես մշակել նյութը՝ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորի միջոցով մասնիկները աղալու, դիսպերսելու, դեագլոմերացնելու կամ փոփոխելու համար։

Ստորև ներկայացված են ուլտրաձայնային մշակման մի քանի ընթացակարգեր՝ հաջող սոնոքիմիական ռեակցիաների համար։

Այբբենական կարգով՝

α-Էպօքսիկետոններ – օղակի բացման ռեակցիա

Ուլտրաձայնի կիրառումը՝
α-Էպօքսիկետոնների օղակի կատալիտիկ բացումն իրականացվել է ուլտրաձայնային և ֆոտոքիմիական մեթոդների համակցմամբ։ Որպես ֆոտոկատալիզատոր օգտագործվել է 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate (NBTPT)։ NBTPT-ի ներկայությամբ այս միացությունների ուլտրաձայնային մշակման (սոնոքիմիայի) և ֆոտոքիմիայի համակցմամբ հաջողվել է բացել էպօքսիդային օղակը։ Ցույց է տրվել, որ ուլտրաձայնի կիրառումը զգալիորեն մեծացրել է լույսով հարուցված ռեակցիայի արագությունը։ Ուլտրաձայնը կարող է էապես ազդել α-էպօքսիկետոնների օղակի ֆոտոկատալիտիկ բացման վրա՝ հիմնականում ռեագենտների արդյունավետ զանգվածափոխանակության և NBTPT-ի գրգռված վիճակի շնորհիվ։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային մշակման դեպքում այս համասեռ համակարգում ակտիվ մասնիկների միջև էլեկտրոնի փոխանցումն ընթանում է
ավելի արագ, քան առանց ուլտրաձայնային մշակման համակարգում։ Այս մեթոդի առավելություններն են ավելի բարձր ելքերը և ռեակցիայի ավելի կարճ տևողությունը։

Ուլտրաձայնով օժանդակվող՝ α-էպօքսիկետոնների օղակի ֆոտոկատալիտիկ բացում (հետազոտությունը և գծապատկերը՝ ©Memarian և համահեղինակներ, 2007)

Ուլտրաձայնային մշակման ընթացակարգը՝
α-Էպօքսիկետոնները՝ 1a-f, և 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate միացությունը՝ 2, պատրաստվել են ըստ հրապարակված ընթացակարգերի։ Մեթանոլը գնվել է Merck-ից և օգտագործումից առաջ թորվել է։ Օգտագործված ուլտրաձայնային սարքը Hielscher Ultrasonics GmbH-ի UP400S զոնդային ուլտրաձայնային սարքն էր։ Օգտագործվել է S3 ընկղմվող ուլտրաձայնային եղջերափող (հայտնի է նաև որպես զոնդ կամ սոնոտրոդ), որն արձակում էր 24 kHz հաճախականությամբ ուլտրաձայն՝ ինտենսիվության կարգավորվող մակարդակներով՝ մինչև առավելագույնը՝ 460Wcm^-2 ձայնային հզորության խտություն։ Ուլտրաձայնային մշակումն իրականացվել է 100%-ով (առավելագույն ամպլիտուդը՝ 210μm)։ S3 սոնոտրոդը (ընկղմման առավելագույն խորությունը՝ 90mm) ընկղմվել է անմիջապես ռեակցիոն խառնուրդի մեջ։ Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումն իրականացվել է Narva-ի 400W բարձր ճնշման սնդիկային լամպով՝ նմուշները սառեցնելով Duran ապակուց տարաներում։ Ֆոտոարգասիքների խառնուրդի ¹H միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի (NMR) սպեկտրները չափվել են CDCl₃ լուծույթներում, որոնք որպես ներքին ստանդարտ պարունակում էին տետրամեթիլսիլան (TMS), Bruker drx-500 (500 MHz) սարքով։ Պրեպարատիվ շերտային քրոմատագրությունը (PLC) իրականացվել է 20 × 20cm² չափերով թիթեղների վրա, որոնք պատված էին 1mm հաստությամբ Merck-ի սիլիկագել PF₂₅₄ շերտով՝ սիլիկագելը սուսպենզիայի ձևով քսելու և օդում չորացնելու միջոցով։ Բոլոր արգասիքները հայտնի են, և դրանց սպեկտրային տվյալները հրապարակվել են ավելի վաղ։
Առաջարկվող սարքը՝
UP400S ՝ S3 ուլտրաձայնային եղջերափողով
Հղում / գիտահետազոտական հոդված՝
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): α-Էպօքսիկետոնների օղակի ֆոտոսոնոքիմիական կատալիտիկ բացում։ Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007.

Ալյումին/նիկել կատալիզատոր. Al/Ni համաձուլվածքի նանոկառուցվածքավորում

Ուլտրաձայնի կիրառումը՝
Al/Ni մասնիկները կարող են սոնոքիմիական եղանակով փոփոխվել՝ սկզբնական Al/Ni համաձուլվածքի նանոկառուցվածքավորման միջոցով։ Այդպիսով ստացվում է ացետոֆենոնի հիդրոգենացման արդյունավետ կատալիզատոր։
Al/Ni կատալիզատորի ուլտրաձայնային պատրաստումը՝
Առևտրային Al/Ni համաձուլվածքի 5g քանակը դիսպերսվել է մաքրված ջրում (50mL) և մինչև 50 min. ենթարկվել ուլտրաձայնային մշակման՝ UIP1000hd (1kW, 20kHz) զոնդային ուլտրաձայնային սարքով, որը հագեցած էր BS2d22 ուլտրաձայնային եղջերափողով (գլխիկի մակերեսը՝ 3,8 cm²) և B2-1.8 ուժեղացուցիչով։ Առավելագույն ինտենսիվության հաշվարկային արժեքը կազմել է 140 Wcm⁻² 106μm մեխանիկական ամպլիտուդի դեպքում։ Ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում ջերմաստիճանի բարձրացումից խուսափելու համար փորձն իրականացվել է ջերմակայունացվող բջջում։ Ուլտրաձայնային մշակումից հետո նմուշը չորացվել է վակուումում՝ տաք օդի ատրճանակով։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP1000hd ՝ BS2d22 սոնոտրոդով և B2–1,2 ուժեղացնող եղջյուրով
Հղում / Հետազոտական հոդված՝
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): Al/Ni հիդրոգենացման կատալիզատորի սոնոքիմիական ակտիվացում։ Advanced Functional Materials 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

Բիոդիզելի տրանսէսթերացում՝ MgO կատալիզատորի կիրառմամբ

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Տրանսէսթերացման ռեակցիան ուսումնասիրվել է UP200S ուլտրաձայնային սարքով մշտական ուլտրաձայնային խառնման պայմաններում՝ տարբեր պարամետրերի համար, ինչպիսիք են կատալիզատորի քանակը, մեթանոլի և յուղի մոլային հարաբերակցությունը, ռեակցիայի ջերմաստիճանն ու տևողությունը։ Պարբերական փորձերն իրականացվել են կարծր ապակուց պատրաստված ռեակտորում (300 ml, ներքին տրամագիծը՝ 7 cm)՝ հղկված ապակե միացումներով երկպարանոց կափարիչով։ Պարանոցներից մեկը միացված էր UP200S ուլտրաձայնային պրոցեսորի (200W, 24kHz) տիտանե S7 սոնոտրոդին (ծայրի տրամագիծը՝ 7 mm)։ Ուլտրաձայնի ամպլիտուդը սահմանվել էր 50%՝ վայրկյանում 1 ցիկլով։ Ռեակցիոն խառնուրդը ենթարկվել է ուլտրաձայնային մշակման ռեակցիայի ամբողջ ընթացքում։ Ռեակտորի խցիկի մյուս պարանոցին տեղադրվել էր հատուկ պատրաստված, ջրով սառեցվող, չժանգոտվող պողպատից կոնդենսատոր՝ գոլորշիացած մեթանոլը խտացնելու և հետ վերադարձնելու համար։ Ամբողջ սարքավորումը տեղադրվել էր հաստատուն ջերմաստիճանով յուղային բաղնիքում, որը կառավարվում էր համամասնական–ինտեգրալ–դիֆերենցիալ ջերմաստիճանի կարգավորիչով։ Ջերմաստիճանը կարող է բարձրացվել մինչև 65°C՝ ±1°C ճշգրտությամբ։ Բիոդիզելի տրանսէսթերացման համար որպես հումք օգտագործվել են օգտագործված յուղ և 99,9% մաքրությամբ մեթանոլ։ Որպես կատալիզատոր օգտագործվել է ծխից նստեցված նանոչափային MgO (մագնեզիումի ժապավեն)։
Փոխարկման գերազանց արդյունք է ստացվել կատալիզատորի 1,5 wt% պարունակության դեպքում. մեթանոլի և յուղի 5:1 մոլային հարաբերակցության և 55°C ջերմաստիճանի պայմաններում 45 min անց ձեռք է բերվել 98,7% փոխարկում։
Առաջարկվող սարքը՝
UP200S ՝ S7 ուլտրաձայնային սոնոտրոդով
Հղում / Հետազոտական հոդված՝
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P.(): Բիոդիզելի սոնոքիմիական արտադրության ուսումնասիրություններ՝ ծխից նստեցված նանո-MgO կատալիզատորի կիրառմամբ։ Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Կադմիում(II)–թիոացետամիդ նանոկոմպոզիտի սինթեզ

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Կադմիում(II)–թիոացետամիդ նանոկոմպոզիտները սինթեզվել են սոնոքիմիական եղանակով՝ պոլիվինիլային սպիրտի առկայությամբ և բացակայությամբ։ Սոնոքիմիական սինթեզի (սոնոսինթեզի) համար 0,532 g կադմիումի(II) ացետատի դիհիդրատը (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g թիոացետամիդը (TAA, CH3CSNH2) և 0,664 g կալիումի յոդիդը (KI) լուծվել են 20mL կրկնակի թորած դեիոնացված ջրում։ Այս լուծույթը սենյակային ջերմաստիճանում 1 h ենթարկվել է ուլտրաձայնային մշակման՝ բարձր հզորության զոնդային տիպի UP400S ուլտրաձայնային սարքով (24 kHz, 400W)։ Ռեակցիոն խառնուրդի ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում ջերմաստիճանը բարձրացել է մինչև 70–80degC՝ ըստ երկաթ–constantin ջերմազույգով կատարված չափումների։ Մեկ ժամ անց առաջացել է վառ դեղին նստվածք։ Այն առանձնացվել է ցենտրիֆուգմամբ (4 000 rpm, 15 min), մնացորդային խառնուկները հեռացնելու համար լվացվել կրկնակի թորած ջրով, ապա՝ բացարձակ էթանոլով, և վերջում չորացվել օդում (ելք՝ 0,915 g, 68%)։ Քայքայման ջերմաստիճանը՝ 200°C։ Պոլիմերային նանոկոմպոզիտի պատրաստման համար 1,992 g պոլիվինիլային սպիրտը լուծվել է 20 mL կրկնակի թորած դեիոնացված ջրում, ապա ավելացվել վերոնշյալ լուծույթին։ Այս խառնուրդը 1 h ենթարկվել է ուլտրաձայնային ճառագայթման՝ UP400S ուլտրաձայնային զոնդով, ինչի ընթացքում առաջացել է վառ նարնջագույն արգասիք։
SEM-ի արդյունքները ցույց են տվել, որ PVA-ի առկայությամբ մասնիկների չափերը մոտ 38 nm-ից նվազել են մինչև 25 nm։ Այնուհետև մենք սինթեզել ենք գնդաձև մորֆոլոգիայով հեքսագոնալ CdS նանոմասնիկներ՝ որպես նախանյութ օգտագործելով կադմիում(II)–թիոացետամիդ/PVA պոլիմերային նանոկոմպոզիտը և այն ենթարկելով ջերմային քայքայման։ CdS նանոմասնիկների չափը չափվել է ինչպես XRD, այնպես էլ SEM մեթոդով, և արդյունքները շատ լավ համապատասխանել են միմյանց։
Ranjbar-ը և համահեղինակները (2013) նաև պարզել են, որ պոլիմերային Cd(II) նանոկոմպոզիտը հարմար նախանյութ է հետաքրքիր մորֆոլոգիաներով կադմիումի սուլֆիդի նանոմասնիկների պատրաստման համար։ Բոլոր արդյունքները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային սինթեզը կարող է հաջողությամբ կիրառվել որպես նանոմասշտաբային նյութերի սինթեզի պարզ, արդյունավետ, ցածրարժեք, էկոլոգիապես անվնաս և շատ խոստումնալից մեթոդ՝ առանց հատուկ պայմանների անհրաժեշտության, ինչպիսիք են բարձր ջերմաստիճանը, ռեակցիայի երկար տևողությունը և բարձր ճնշումը։
Առաջարկվող սարք՝
UP400S
Հղում/հետազոտական հոդված՝
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Կադմիում–թիոացետամիդ նանոկոմպոզիտների սինթեզը և բնութագրումը։ Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO3 – ստեարինաթթվով ուլտրաձայնային պատում

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Ստեարինաթթվով նանոնստեցված CaCO₃ (NPCC)-ի ուլտրաձայնային պատում՝ պոլիմերում դրա դիսպերսումը բարելավելու և ագլոմերացումը նվազեցնելու համար։ 2g չպատված նանոնստեցված CaCO₃ (NPCC)-ը ենթարկվել է ուլտրաձայնային մշակման՝ UP400S ուլտրաձայնային սարքով, 30ml էթանոլում։ 9 wt% ստեարինաթթուն լուծվել է էթանոլում։ Այնուհետև ստեարինաթթու պարունակող էթանոլը խառնվել է ուլտրաձայնային մշակման ենթարկված կախույթի հետ։
Առաջարկվող սարք՝
UP400S ՝ 22mm տրամագծով սոնոտրոդով (H22D) և հովացման պատյանով հոսքային բջջով
Հղում/հետազոտական հոդված՝
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): Ուլտրաձայնի ազդեցությունը նանոնստեցված CaCO3-ը ստեարինաթթվով պատելու գործընթացում։ Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

Ցերիումի նիտրատով լեգիրված սիլան

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Որպես մետաղական տակդիրներ օգտագործվել են սառը գլանված ածխածնային պողպատե թիթեղներ (6,5cm, 6,5cm, 0,3cm՝ քիմիապես մաքրված և մեխանիկորեն փայլեցված)։ Ծածկույթը քսելուց առաջ թիթեղները մաքրվել են ացետոնով՝ ուլտրաձայնի կիրառմամբ, ապա՝ հիմնային լուծույթով (0,3mol L1 NaOH լուծույթ)՝ 60°C ջերմաստիճանում, 10 min տևողությամբ։ Որպես նախաներկ օգտագործելու համար, տակդիրի նախամշակումից առաջ, γ-գլիցիդօքսիպրոպիլտրիմեթօքսիսիլանի (γ-GPS) 50 մաս պարունակող տիպային բաղադրությունը նոսրացվել է մոտ 950 մաս մեթանոլով՝ pH 4,5 պայմաններում (կարգավորված քացախաթթվով), և թողնվել է, որպեսզի սիլանը հիդրոլիզվի։ Ցերիումի նիտրատի գունանյութերով լեգիրված սիլանի պատրաստման ընթացակարգը նույնն էր, բացառությամբ այն բանի, որ մեթանոլի լուծույթին, նախքան (γ-GPS) ավելացնելը, ավելացվել է 1, 2, 3 wt% ցերիումի նիտրատ, այնուհետև այս լուծույթը խառնվել է պրոպելերային խառնիչով՝ 1600 rpm արագությամբ, 30 min տևողությամբ, սենյակային ջերմաստիճանում։ Այնուհետև ցերիումի նիտրատ պարունակող դիսպերսիաները ենթարկվել են ուլտրաձայնային մշակման՝ 30 min տևողությամբ, 40°C ջերմաստիճանում, արտաքին հովացման բաղնիքի կիրառմամբ։ Ուլտրաձայնային մշակումը կատարվել է UIP1000hd ուլտրաձայնային սարքով (1000W, 20 kHz)՝ մոտ 1 W/mL մուտքային ուլտրաձայնային հզորությամբ։ Տակդիրի նախամշակումն իրականացվել է յուրաքանչյուր թիթեղը համապատասխան սիլանային լուծույթով 100 sec տևողությամբ ողողելով։ Մշակումից հետո թիթեղները թողնվել են չորանալու սենյակային ջերմաստիճանում՝ 24 h, ապա նախամշակված թիթեղները պատվել են ամինով կարծրացվող երկբաղադրիչ էպօքսիդային նյութով (Epon 828, shell Co.)՝ ստանալով 90μm հաստությամբ թաց թաղանթ։ Էպօքսիդային ծածկույթով թիթեղները թողնվել են կարծրանալու 1h՝ 115°C ջերմաստիճանում։ Էպօքսիդային ծածկույթների կարծրացումից հետո չոր թաղանթի հաստությունը մոտ 60μm էր։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP1000hd
Հղում / հետազոտական հոդված՝
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Ցերիումի նիտրատ պարունակող սիլանային նախամշակումների էլեկտրաքիմիական ազդեցությունները էպօքսիդային ծածկույթով պողպատի կաթոդային շերտազատման հատկությունների վրա։ Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Պղինձ–ալյումինային հիմնակմախքներ. ծակոտկեն Cu-Al հիմնակմախքների սինթեզ

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Մետաղի օքսիդով կայունացված ծակոտկեն պղինձ–ալյումինը պրոպանի դեհիդրոգենացման համար խոստումնալից նոր այլընտրանքային կատալիզատոր է, որը չի պարունակում ազնիվ կամ վտանգավոր մետաղներ։ Օքսիդացված ծակոտկեն Cu–Al համաձուլվածքի (մետաղական սպունգի) կառուցվածքը նման է Ռենեյի տիպի մետաղների կառուցվածքին։ Բարձր հզորության ուլտրաձայնը կանաչ քիմիայի գործիք է՝ մետաղի օքսիդով կայունացված ծակոտկեն պղինձ–ալյումինային հիմնակմախքների սինթեզի համար։ Դրանք էժան են (արտադրության արժեքը՝ մոտ 3 EUR/liter), իսկ մեթոդը հեշտությամբ կարելի է կիրառել ավելի մեծ մասշտաբով։ Այս նոր ծակոտկեն նյութերը (կամ «մետաղական սպունգերը») ունեն համաձուլվածքից կազմված ծավալային մաս և օքսիդացված մակերևույթ ու կարող են կատալիզել պրոպանի դեհիդրոգենացումը ցածր ջերմաստիճաններում։
Կատալիզատորի ուլտրաձայնային պատրաստման ընթացակարգը՝
Al–Cu համաձուլվածքի փոշու հինգ գրամը դիսպերսվել է գերմաքուր ջրում (50mL) և ենթարկվել ուլտրաձայնային մշակման՝ 60 min տևողությամբ, Hielscher-ի UIP1000hd զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքով (20kHz, առավելագույն ելքային հզորությունը՝ 1000W)։ Զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքը համալրված էր BS2d22 սոնոտրոդով (ծայրի մակերեսը՝ 3,8cm²) և B2–1,2 ուժեղացուցիչ եղջյուրով։ Հաշվարկված առավելագույն ինտենսիվությունը կազմել է 57 W/cm² ՝ 81μm մեխանիկական ամպլիտուդի դեպքում։ Մշակման ընթացքում նմուշը սառեցվել է սառցե բաղնիքում։ Մշակումից հետո նմուշը չորացվել է 120°C ջերմաստիճանում՝ 24 h տևողությամբ։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP1000hd ՝ BS2d22 սոնոտրոդով և B2–1,2 ուժեղացուցիչ եղջյուրով
Հղում / հետազոտական հոդված՝
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): Պրոպանի դեհիդրոգենացման նոր և արդյունավետ պղինձ–ալյումինային կատալիզատորներ։ Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254–12256.

Պղնձի ֆտալոցիանինի քայքայում

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Մետաղաֆտալոցիանինների գունազրկում և քայքայում
Պղնձի ֆտալոցիանինը ջրի և օրգանական լուծիչների հետ ենթարկվում է ուլտրաձայնային մշակման՝ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում և մթնոլորտային ճնշման պայմաններում, օքսիդիչի կատալիտիկ քանակի առկայությամբ՝ օգտագործելով fold-trough խցիկով 500W հզորությամբ UIP500hd ուլտրաձայնային սարքը՝ 37–59 W/cm²: 5 mL նմուշ (100 mg/L), 50 D/D ջուր՝ քլորոֆորմով և պիրիդինով, ուլտրաձայնի ամպլիտուդի 60%-ի պայմաններում։ Ռեակցիայի ջերմաստիճանը՝ 20°C։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP500hd

Ոսկի․ ոսկու նանոմասնիկների ձևաբանական փոփոխում

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Ոսկու նանոմասնիկների ձևաբանությունը փոփոխվել է ինտենսիվ ուլտրաձայնային ճառագայթման ներքո։ Պարզվել է, որ ոսկու նանոմասնիկները համաձուլելու և համրանման կառուցվածք ստանալու համար բավարար է 20 min. ուլտրաձայնային մշակում մաքուր ջրում և մակերևութային ակտիվ նյութերի առկայությամբ։ 60 min. տևողությամբ ուլտրաձայնային մշակումից հետո ոսկու նանոմասնիկները ջրում ձեռք են բերում որդանման կամ օղակաձև կառուցվածք։ Նատրիումի դոդեցիլսուլֆատի կամ դոդեցիլամինի լուծույթների առկայությամբ ուլտրաձայնի միջոցով ձևավորվել են գնդաձև կամ ձվաձև համաձուլված նանոմասնիկներ։
Ուլտրաձայնային մշակման ընթացակարգը՝
Ուլտրաձայնային փոփոխման համար կոլոիդային ոսկու լուծույթը, որը պարունակում էր նախապես ձևավորված, ցիտրատով պաշտպանված ոսկու նանոմասնիկներ՝ 25nm (± 7nm) միջին տրամագծով, ուլտրաձայնային մշակման է ենթարկվել փակ ռեակցիոն խցիկում (մոտ 50mL ծավալով)։ Կոլոիդային ոսկու լուծույթը (0,97 mmol·L^-1) ենթարկվել է բարձր ինտենսիվությամբ (40 W/cm^-2) ուլտրաձայնային ճառագայթման՝ Hielscher UIP1000hdT ուլտրաձայնային սարքի (20kHz, 1000W) միջոցով, որը հագեցած էր տիտանի համաձուլվածքից պատրաստված BS2d18 սոնոտրոդով (ծայրի տրամագիծը՝ 0,7 դյույմ)։ Սոնոտրոդն ընկղմված էր մշակվող լուծույթի մակերևույթից մոտ 2 cm խորությամբ։ Կոլոիդային ոսկու միջով անցկացվել է արգոն (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid)՝ ուլտրաձայնային մշակումից 20 min. առաջ և դրա ընթացքում՝ 200 mL·min^-1 արագությամբ՝ լուծույթից թթվածինը հեռացնելու համար։ Յուրաքանչյուր մակերևութային ակտիվ նյութի լուծույթի 35-mL բաժնեմասը՝ առանց տրինատրիումի ցիտրատի դիհիդրատի ավելացման, միացվել է նախապես ձևավորված կոլոիդային ոսկու 15 mL ծավալին։ Ուլտրաձայնային մշակումից 20 min. առաջ և դրա ընթացքում կատարվել է արգոն գազով պղպջակավորում։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP1000hd ՝ BS2d18 սոնոտրոդով և հոսքային բջիջ-ռեակտորով
Հղում / գիտական հոդված՝
Radziuk, D.; Grigoriev,D.; Zhang, W.; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): Նախապես ձևավորված ոսկու նանոմասնիկների համաձուլում ուլտրաձայնի օգնությամբ։ Journal of Physical Chemistry C 114, 2010. 1835–1843.

Անօրգանական պարարտանյութ․ Cu-ի, Cd-ի և Pb-ի տարրալուծում վերլուծության համար

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Cu-ի, Cd-ի և Pb-ի էքստրակցիա անօրգանական պարարտանյութերից՝ վերլուծական նպատակով․
Պղնձի, կապարի և կադմիումի ուլտրաձայնային էքստրակցիայի համար պարարտանյութի և լուծիչի խառնուրդ պարունակող նմուշները ենթարկվում են ուլտրաձայնային մշակման այնպիսի սարքով, ինչպիսին է անուղղակի ուլտրաձայնային մշակման համար նախատեսված VialTweeter-ը։ Պարարտանյութի նմուշներն ուլտրաձայնային մշակման են ենթարկվել 2mL 50% (v/v) HNO₃ լուծույթի առկայությամբ՝ ապակե փորձանոթներում, 3 րոպե տևողությամբ։ Cu-ի, Cd-ի և Pb-ի պարունակությունն էքստրակտներում կարելի է որոշել բոցային ատոմային աբսորբցիոն սպեկտրաչափությամբ (FAAS)։
Առաջարկվող սարքը՝
VialTweeter
Հղում / գիտական հոդված՝
Lima, A. F.; Richter, E. M.; Muñoz, R. A. A. (2011): Անօրգանական պարարտանյութերում մետաղների որոշման այլընտրանքային վերլուծական մեթոդ՝ հիմնված ուլտրաձայնի օգնությամբ էքստրակցիայի վրա։ Journal of the Brazilian Chemical Society 22/ 8. 2011. 1519–1524.

Լատեքսի սինթեզ

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
P(St-BA) լատեքսի պատրաստում
Պոլի(ստիրոլ-r-բուտիլակրիլատ) P(St-BA) լատեքսի մասնիկները սինթեզվել են էմուլսիոն պոլիմերացմամբ՝ DBSA մակերևութային ակտիվ նյութի առկայությամբ։ Նախ 1 g DBSA-ն լուծվել է 100mL ջրում՝ եռապարանոց կոլբայում, և լուծույթի pH-ը կարգավորվել է մինչև 2,0։ 2,80g St և 8,40g BA մոնոմերների խառնուրդը՝ AIBN հարուցիչի (0,168g) հետ, լցվել է DBSA-ի լուծույթի մեջ։ Յուղը ջրում (O/W) էմուլսիան պատրաստվել է մագնիսական խառնմամբ՝ 1 h տևողությամբ, որին հաջորդել է ևս 30 min. ուլտրաձայնային մշակում սառցային բաղնիքում՝ ուլտրաձայնային եղջյուրով (զոնդով / սոնոտրոդով) հագեցած UIP1000hd սարքի միջոցով։ Վերջում պոլիմերացումն իրականացվել է 90degC ջերմաստիճանում՝ յուղային բաղնիքում, 2h տևողությամբ, ազոտի մթնոլորտում։
Առաջարկվող սարքը՝
UIP1000hd
Հղում / գիտական հոդված՝
Չհյուսված գործվածքի տակդիրի վրա poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS)-ից ստացվող ճկուն հաղորդիչ թաղանթների պատրաստում։ Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
Սեղմեք այստեղ՝ լատեքսի սոնոքիմիական սինթեզի մասին ավելին կարդալու համար։

Կապարի հեռացում (սոնոտարրալվացում)

Ուլտրաձայնի կիրառությունը.
Աղտոտված հողից կապարի ուլտրաձայնային տարրալվացում.
Ուլտրաձայնային տարրալվացման փորձերն իրականացվել են UP400S ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորով՝ տիտանե ուլտրաձայնային զոնդով (տրամագիծը՝ 14mm), որն աշխատում է 20kHz հաճախականությամբ։ Ուլտրաձայնային զոնդը (սոնոտրոդը) չափաբերվել է կալորիմետրական եղանակով՝ ուլտրաձայնի ինտենսիվությունը սահմանելով 51 ± 0,4 W cm^-2 բոլոր սոնոտարրալվացման փորձերի համար։ Սոնոտարրալվացման փորձերի ընթացքում ջերմաստիճանը պահպանվել է 25 ± 1°C՝ օգտագործելով հարթ հատակով և ջերմափոխանակման պատյանով ապակե բջիջ։ Ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում որպես հողի տարրալվացման լուծույթներ (0,1L) օգտագործվել են երեք համակարգ՝ 6 mL 0,3 mol L^-2 կոնցենտրացիայով քացախաթթվի լուծույթ (pH 3,24), ազոտական թթվի 3% (v/v) լուծույթ (pH 0,17) և քացախաթթու/ացետատ բուֆեր (pH 4,79), որը պատրաստվել է՝ խառնելով 60mL 0f 0,3 mol L^-1 կոնցենտրացիայով քացախաթթուն 19 mL 0,5 mol L^-1 կոնցենտրացիայով NaOH-ի հետ։ Սոնոտարրալվացումից հետո նմուշները զտվել են ֆիլտրաթղթով՝ տարրալվացման լուծույթը հողից առանձնացնելու համար, որից հետո կատարվել են տարրալվացման լուծույթից կապարի էլեկտրանստեցում և ուլտրաձայնով մշակված հողի քայքայում։
Ապացուցվել է, որ ուլտրաձայնը արժեքավոր գործիք է աղտոտված հողից կապարի տարրալվացումն ուժեղացնելու համար։ Ուլտրաձայնը նաև արդյունավետ մեթոդ է հողից տարրալվացվող կապարը գրեթե ամբողջությամբ հեռացնելու համար, ինչի արդյունքում հողը դառնում է շատ ավելի քիչ վտանգավոր։
Առաջարկվող սարքը.
UP400S H14 սոնոտրոդով
Հղում / հետազոտական հոդված.
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Ուլտրաձայնային տարրալվացման և էլեկտրաքիմիական մշակման համատեղ կիրառումը հողից կապարի հեռացման համար։ Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

PbS – Կապարի սուլֆիդի նանոմասնիկների սինթեզ

Ուլտրաձայնի կիրառությունը.
Սենյակային ջերմաստիճանում 0,151 g կապարի ացետատ (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) և 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) ավելացվել են 5mL իոնային հեղուկին՝ [EMIM] [EtSO₄], և 15mL կրկնակի թորած ջրին՝ 50mL քիմիական բաժակում, ապա 7 min ենթարկվել են ուլտրաձայնային ճառագայթման Hielscher UP200S ուլտրաձայնային սարքով։ Ուլտրաձայնային զոնդի / S1 սոնոտրոդի ծայրն ընկղմվել է անմիջապես ռեակցիոն լուծույթի մեջ։ Առաջացած մուգ շագանակագույն կախույթը ցենտրիֆուգվել է՝ նստվածքն առանձնացնելու համար, և երկու անգամ լվացվել է համապատասխանաբար կրկնակի թորած ջրով և էթանոլով՝ չարձագանքած ռեագենտները հեռացնելու նպատակով։ Արտադրանքների հատկությունների վրա ուլտրաձայնի ազդեցությունն ուսումնասիրելու համար պատրաստվել է ևս մեկ համեմատական նմուշ՝ ռեակցիայի պարամետրերը պահելով անփոփոխ, բացառությամբ այն բանի, որ արտադրանքը պատրաստվել է 24 h շարունակական խառնմամբ՝ առանց ուլտրաձայնային ճառագայթման օգնության։
PbS նանոմասնիկների ստացման համար առաջարկվել է սենյակային ջերմաստիճանում ջրային իոնային հեղուկում ուլտրաձայնի օժանդակությամբ սինթեզ։ Սենյակային ջերմաստիճանում իրականացվող և շրջակա միջավայրի համար անվնաս այս կանաչ մեթոդն արագ է և չի պահանջում կաղապար, ինչը զգալիորեն կրճատում է սինթեզի ժամանակը և թույլ է տալիս խուսափել սինթեզի բարդ ընթացակարգերից։ Այս եղանակով ստացված նանոկլաստերները ցուցաբերում են հսկայական՝ 3,86 eV կապույտ շեղում, որը կարող է վերագրվել մասնիկների շատ փոքր չափերին և քվանտային սահմանափակման էֆեկտին։
Առաջարկվող սարքը.
UP200S
Հղում / հետազոտական հոդված.
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): PbS նանոմասնիկների պարզ ստացումը և բնութագրումը սենյակային ջերմաստիճանում՝ ջրային [EMIM][EtSO4] իոնային հեղուկում ուլտրաձայնային ճառագայթման կիրառմամբ։ Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53–56.

Ֆենոլի քայքայում

Ուլտրաձայնի կիրառությունը.
Rokhina-ն և համահեղինակները (2013) օգտագործել են պերքացախաթթվի (PAA) և հետերոգեն կատալիզատորի (MnO₂) համակցությունը՝ ուլտրաձայնային ճառագայթման ներքո ջրային լուծույթում ֆենոլը քայքայելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակումն իրականացվել է 400W հզորությամբ զոնդային UP400S ուլտրաձայնային սարքով, որը կարող է մշակել ինչպես անընդհատ, այնպես էլ իմպուլսային ռեժիմով (այսինքն՝ 4 վրկ միացված և 2 վրկ անջատված)՝ 24 kHz հաստատուն հաճախականությամբ։ Համակարգին հաղորդվող ընդհանուր հզորության, համակարգում ցրվող հզորության խտության և հզորության ինտենսիվության հաշվարկված արժեքները կազմել են 20 W, 9,5×10^-2 W/cm^-3, և 14,3 W/cm^-2՝ համապատասխանաբար։ Փորձերի ողջ ընթացքում օգտագործվել է հաստատուն հզորություն։ Ռեակտորի ներսում ջերմաստիճանը վերահսկելու համար օգտագործվել է ընկղմվող շրջանառու ջերմակարգավորիչ։ Ուլտրաձայնային մշակման փաստացի տևողությունը 4 h էր, թեև իմպուլսային ռեժիմով աշխատանքի պատճառով ռեակցիայի իրական տևողությունը 6 h էր։ Տիպիկ փորձի ժամանակ ապակե ռեակտորը լցվել է 100mL ֆենոլի լուծույթով (1,05 mM) և MnO2 կատալիզատորի ու PAA-ի (2%) համապատասխան չափաբաժիններով՝ 0–2 g L^-1 և 0–150 ppm միջակայքերում՝ համապատասխանաբար։ Բոլոր ռեակցիաներն իրականացվել են չեզոքին մոտ pH-ի, մթնոլորտային ճնշման և սենյակային ջերմաստիճանի (22 ± 1 °C) պայմաններում։
Ուլտրաձայնային մշակմամբ կատալիզատորի մակերեսը մեծացել է 4 անգամ՝ կառուցվածքային առումով փոփոխություն չառաջացնելով։ Կատալիտիկ շրջանառության հաճախականությունները (TOF) աճել են 7 x 10^-3 արժեքից մինչև 12,2 x 10^-3 min^-1՝ առանց ուլտրաձայնի գործընթացի համեմատ։ Բացի այդ, կատալիզատորի զգալի տարրալուծում չի հայտնաբերվել։ Ռեագենտների համեմատաբար ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում ֆենոլի իզոթերմ օքսիդացումը մեղմ պայմաններում ապահովել է ֆենոլի հեռացման բարձր աստիճաններ (մինչև 89%)։ Ընդհանուր առմամբ, ուլտրաձայնն արագացրել է օքսիդացման գործընթացը առաջին 60 min ընթացքում (ֆենոլի 70% հեռացում՝ առանց ուլտրաձայնի մշակման ժամանակ գրանցված 40%-ի համեմատ)։
Առաջարկվող սարք՝
UP400S
Հղում / գիտահետազոտական հոդված՝
Rokhina, E. V.; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ MnO₂ կատալիզատորով պերքացախաթթվի հոմոլիզը ֆենոլի քայքայման համար. գործընթացի քիմիայի և կինետիկայի գնահատում։ Chemical Engineering Journal 221, 2013. 476–486.

Ֆենոլ. ֆենոլի օքսիդացում՝ RuI₃ որպես կատալիզատոր օգտագործելով

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Ֆենոլի հետերոգեն օքսիդացումը ջրային միջավայրում՝ RuI₃ կատալիզատորի վրա ջրածնի պերօքսիդով (H₂O₂). ֆենոլի (100 ppm) կատալիտիկ օքսիդացումը RuI₃ կատալիզատորի վրա ուսումնասիրվել է մագնիսական խառնիչով և ջերմաստիճանի կարգավորիչով հագեցած 100 mL ապակե ռեակտորում։ Ռեակցիոն խառնուրդը խառնվել է 800 rpm արագությամբ 1–6 ժամ՝ լիարժեք խառնում, կատալիզատորի մասնիկների համաչափ բաշխում և ամբողջական կախույթավորում ապահովելու համար։ Ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում լուծույթի մեխանիկական խառնում չի իրականացվել, քանի որ կավիտացիոն պղպջակների տատանումներից և փլուզումից առաջացող շարժումն ինքնին ապահովել է չափազանց արդյունավետ խառնում։ Լուծույթի ուլտրաձայնային ճառագայթումն իրականացվել է ուլտրաձայնային հանդերձանքով հագեցած UP400S ուլտրաձայնային փոխակերպիչով (այսպես կոչված՝ զոնդային տիպի ուլտրաձայնային մշակիչ), որն ունակ է աշխատելու ինչպես անընդհատ, այնպես էլ իմպուլսային ռեժիմով՝ 24 kHz հաստատուն հաճախականությամբ և 400W առավելագույն ելքային հզորությամբ։
Փորձի համար չմշակված RuI₃ ՝ որպես կատալիզատոր (0,5–2 gL^-1), կախույթի ձևով ներմուծվել է ռեակցիոն միջավայր, որին հաջորդել է H2O2-ի ավելացումը (30%, կոնցենտրացիան՝ 200–1200 ppm միջակայքում)։
Rokhina-ն և համահեղինակներն իրենց ուսումնասիրության ընթացքում պարզել են, որ ուլտրաձայնային ճառագայթումը կարևոր դեր է խաղացել կատալիզատորի տեքստուրային հատկությունների փոփոխման մեջ՝ կատալիզատորի մասնիկների մասնատման արդյունքում առաջացնելով ավելի մեծ մակերեսով միկրոծակոտկեն կառուցվածք։ Բացի այդ, այն ունեցել է խթանող ազդեցություն՝ կանխելով կատալիզատորի մասնիկների ագլոմերացումը և բարելավելով ֆենոլի ու ջրածնի պերօքսիդի հասանելիությունը կատալիզատորի ակտիվ կենտրոններին։
Առանց ուլտրաձայնի օքսիդացման գործընթացի համեմատ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ գործընթացի արդյունավետության կրկնակի աճը վերագրվել է կատալիզատորի բարելավված կատալիտիկ վարքին և այնպիսի օքսիդացնող մասնիկների առաջացմանը, ինչպիսիք են •OH, •HO2 և •I₂ ՝ ջրածնային կապերի խզման և ռադիկալների վերամիավորման միջոցով։
Առաջարկվող սարք՝
UP400S
Հղում / գիտահետազոտական հոդված՝
Rokhina, E. V.; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ ֆենոլի հեղուկաֆազ պերօքսիդային օքսիդացումը ռութենիումի հետերոգեն կատալիզացմամբ։ Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162– 170.

PLA-ով պատված Ag/ZnO մասնիկներ

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Ag/ZnO մասնիկների պատում PLA-ով. PLA-ով պատված Ag/ZnO միկրոմասնիկներն ու ենթամիկրոմասնիկները պատրաստվել են «յուղը ջրում» էմուլսիայից լուծիչի գոլորշիացման եղանակով։ Այս մեթոդն իրականացվել է հետևյալ կերպ։ Նախ՝ 400 mg պոլիմերը լուծվել է 4 ml քլորոֆորմում։ Քլորոֆորմում պոլիմերի ստացված կոնցենտրացիան կազմել է 100 mg/ml։ Այնուհետև պոլիմերի լուծույթն էմուլգացվել է տարբեր մակերևութային ակտիվ նյութերի համակարգերի ջրային լուծույթում (էմուլգացնող նյութ՝ PVA 8-88)՝ հոմոգենիզատորով անընդհատ խառնելով 24 000 rpm արագությամբ։ Խառնուրդը խառնվել է 5 min., և այդ ընթացքում առաջացող էմուլսիան սառեցվել է սառույցով։ Մակերևութային ակտիվ նյութի ջրային լուծույթի և PLA-ի քլորոֆորմային լուծույթի հարաբերակցությունը բոլոր փորձերում նույնն էր (4:1)։ Այնուհետև ստացված էմուլսիան ուլտրաձայնային մշակման է ենթարկվել զոնդային տիպի UP400S ուլտրաձայնային սարքով (400W, 24kHz)՝ 5 min. տևողությամբ, 0,5 ցիկլով և 35% ամպլիտուդով։ Վերջում պատրաստված էմուլսիան տեղափոխվել է Էրլենմեյերի կոլբայի մեջ, խառնվել, և օրգանական լուծիչը գոլորշիացվել է էմուլսիայից նվազեցված ճնշման պայմաններում, ինչն ի վերջո հանգեցրել է մասնիկների կախույթի առաջացմանը։ Լուծիչի հեռացումից հետո կախույթը երեք անգամ ցենտրիֆուգվել է՝ էմուլգատորը հեռացնելու համար։
Առաջարկվող սարք՝
UP400S
Հղում/հետազոտական հոդված՝
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): Պոլի(L-կաթնաթթվով) պատված, միկրոալիքային եղանակով սինթեզված հիբրիդային հակաբակտերիալ մասնիկներ։ Nanocon 2011.

Պոլիանիլինային կոմպոզիտ

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Ջրային հիմքով ինքնալեգիրված նանոպոլիանիլինի (SPAni) կոմպոզիտի (Sc-WB) պատրաստում
Ջրային հիմքով SPAni կոմպոզիտը պատրաստելու համար ScCO2 միջավայրում տեղում պոլիմերացման միջոցով սինթեզված 0,3 gr SPAni-ն նոսրացվել է ջրով և 2 րոպե ուլտրաձայնային մշակման ենթարկվել 1000W հզորությամբ UIP1000hd ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորով։ Այնուհետև կախույթի տեսքով ստացված նյութը հոմոգենացվել է 15 min.՝ ավելացնելով 125 gr ջրային հիմքով կարծրացուցիչի մատրից, իսկ վերջնական ուլտրաձայնային մշակումն իրականացվել է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում՝ 5 min. տևողությամբ։
Առաջարկվող սարք՝
UIP1000hd
Հղում/հետազոտական հոդված՝
Bagherzadeh, M.R.; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013): ScCO2 միջավայրում սինթեզված ինքնալեգիրված նանոպոլիանիլին պարունակող՝ ջրային հիմքով էպօքսիդային ծածկույթի պաշտպանիչ արդյունավետությունը։ 2013.

Բազմացիկլ արոմատիկ ածխաջրածիններ. նաֆթալինի, ացենաֆթիլենի և ֆենանտրենի սոնոքիմիական քայքայում

Ուլտրաձայնի կիրառություն՝
Ջրում բազմացիկլ արոմատիկ ածխաջրածինների (PAHs)՝ նաֆթալինի, ացենաֆթիլենի և ֆենանտրենի սոնոքիմիական քայքայման համար նմուշային խառնուրդները մշակվել են ուլտրաձայնով՝ 20◦C ջերմաստիճանում և յուրաքանչյուր թիրախային PAH-ի 50 µg/l կոնցենտրացիայի պայմաններում (ընդհանուր սկզբնական կոնցենտրացիան՝ 150 µg/l)։ Ուլտրաձայնային մշակումն իրականացվել է եղջյուրաձև սոնոտրոդով UP400S ուլտրաձայնային սարքի (400W, 24kHz) միջոցով, որը կարող է աշխատել ինչպես անընդհատ, այնպես էլ իմպուլսային ռեժիմով։ UP400S ուլտրաձայնային սարքը համալրված էր տիտանե H7 զոնդով՝ 7 mm տրամագծով ծայրով։ Ռեակցիաներն իրականացվել են 200 mL ծավալով գլանաձև ապակե ռեակցիոն անոթում, որի վերին մասում տեղադրված էր տիտանե սոնոտրոդը, իսկ հերմետիկացումն ապահովվել էր O-աձև օղակներով և տեֆլոնե փականով։ Ռեակցիոն անոթը տեղադրվել էր ջրային բաղնիքում՝ գործընթացի ջերմաստիճանը վերահսկելու համար։ Ցանկացած լուսաքիմիական ռեակցիա կանխելու համար անոթը ծածկվել էր ալյումինե փայլաթիթեղով։
Վերլուծության արդյունքները ցույց են տվել, որ PAHs-ի փոխարկման աստիճանը մեծանում է ուլտրաձայնային մշակման տևողության ավելացման հետ։
Նաֆթալինի դեպքում ուլտրաձայնի օժանդակությամբ փոխարկման աստիճանը (ուլտրաձայնային հզորությունը սահմանված էր 150W) ուլտրաձայնային մշակման 30 min. հետո ստացված 77,6%-ից աճել է մինչև 84,4%՝ ուլտրաձայնային մշակման 60 min. հետո։
Ացենաֆթիլենի դեպքում ուլտրաձայնի օժանդակությամբ փոխարկման աստիճանը (ուլտրաձայնային հզորությունը սահմանված էր 150W) 150W ուլտրաձայնային հզորությամբ մշակման 30 min. հետո ստացված 77,6%-ից աճել է մինչև 84,4%՝ 150W ուլտրաձայնով մշակման 60 min. հետո, աճել է նաև 150W ուլտրաձայնային հզորությամբ մշակման 30 min. հետո ստացված 80,7%-ից մինչև 96,6%՝ ուլտրաձայնային մշակման 60 min. հետո։
Ֆենանտրենի դեպքում ուլտրաձայնի օժանդակությամբ փոխարկման աստիճանը (ուլտրաձայնային հզորությունը սահմանված էր 150W) ուլտրաձայնային մշակման 30 min. հետո ստացված 73,8%-ից աճել է մինչև 83,0%՝ ուլտրաձայնային մշակման 60 min. հետո։
Քայքայման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար ջրածնի պերօքսիդը կարող է ավելի արդյունավետ օգտագործվել երկվալենտ երկաթի իոնի ավելացման դեպքում։ Ցույց է տրվել, որ երկվալենտ երկաթի իոնի ավելացումն ունի սիներգետիկ ազդեցություն՝ նմանակելով Ֆենտոնի տիպի ռեակցիան։
Առաջարկվող սարքը՝
UP400S H7-ով
Հղում / Գիտական հոդված՝
Psillakis, E.; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): Բազմացիկլ արոմատիկ ածխաջրածինների քայքայումը ջրային լուծույթներում ուլտրաձայնային ճառագայթմամբ։ Journal of Hazardous Materials B108, 2004. 95–102.

Օքսիդային շերտի հեռացումը տակդիրներից

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Cu տակդիրների վրա CuO նանոլարեր աճեցնելուց առաջ տակդիրը նախապատրաստելու նպատակով Cu մակերևույթի բնական օքսիդային շերտը հեռացվել է՝ նմուշը 0,7 M աղաթթվում 2 min. ուլտրաձայնով մշակելով Hielscher UP200S սարքի միջոցով։ Օրգանական աղտոտիչները հեռացնելու համար նմուշը 5 min. ուլտրաձայնով մաքրվել է ացետոնի մեջ, մանրակրկիտ ողողվել դեիոնացված (DI) ջրով և չորացվել սեղմված օդով։
Առաջարկվող սարքը՝
UP200S կամ UP200St
Հղում / Գիտական հոդված՝
Mashock, M.; Yu, K.; Cui, S.; Mao, S.; Lu, G.; Chen, J. (2012): CuO նանոլարերի գազազգայուն հատկությունների կարգավորումը՝ դրանց մակերևույթների վրա առանձին նանոչափային p−n անցումների ստեղծմամբ։ ACS Applied Materials & Interfaces 4, 2012. 4192−4199.

Վոլտամետրիայի փորձեր

Ուլտրաձայնի կիրառությունը՝
Ուլտրաձայնով ուժեղացված վոլտամետրիայի փորձերի համար օգտագործվել է Hielscher-ի 200 վատտ հզորությամբ UP200S ուլտրաձայնային սարքը՝ ապակե սոնոտրոդով (ծայրի տրամագիծը՝ 13 mm)։ Ուլտրաձայնը կիրառվել է հետևյալ ինտենսիվությամբ՝ 8 W/cm^–2։
Ջրային լուծույթներում նանոմասնիկների դիֆուզիայի ցածր արագության և յուրաքանչյուր նանոմասնիկում օքսիդավերականգնման կենտրոնների մեծ թվի պատճառով նանոմասնիկների՝ անմիջապես լուծույթի փուլում իրականացվող վոլտամետրիայում գերակշռում են ադսորբցիոն ազդեցությունները։ Նանոմասնիկներն առանց ադսորբցիայով պայմանավորված կուտակման հայտնաբերելու համար պետք է ընտրել փորձարարական մոտեցում՝ (i) նանոմասնիկների բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիայով, (ii) ազդանշան/ֆոն հարաբերակցությունը բարելավող փոքր էլեկտրոդներով կամ (iii) շատ արագ զանգվածափոխադրմամբ։
Ուստի McKenzie-ն և համահեղինակները (2012) կիրառել են հզոր ուլտրաձայն՝ դեպի էլեկտրոդի մակերևույթ նանոմասնիկների զանգվածափոխադրման արագությունը կտրուկ բարձրացնելու համար։ Նրանց փորձարարական համակարգում էլեկտրոդն անմիջականորեն ենթարկվում է բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնի ազդեցությանը՝ էլեկտրոդի և ուլտրաձայնային եղջյուրի միջև 5 mm հեռավորությամբ և 8 W/cm^–2 ուլտրաձայնային մշակման ինտենսիվությամբ, ինչի արդյունքում տեղի են ունենում խառնում և կավիտացիոն մաքրում։ Այս պայմաններում ձեռք բերված զանգվածափոխադրման արագությունը տրամաչափելու համար կիրառվել է փորձնական օքսիդավերականգնման համակարգ՝ Ru(NH3)₆³⁺ միացության մեկ էլեկտրոնով վերականգնումը 0,1 M KCl-ի ջրային լուծույթում։
Առաջարկվող սարքը՝
UP200S կամ UP200St
Հղում / հետազոտական հոդված՝
McKenzie, K. J.; Marken, F. (2001): Նանոմասնիկային Fe2O3-ի ուղղակի էլեկտրաքիմիան ջրային լուծույթում և անագով լեգիրված ինդիումի օքսիդի վրա ադսորբված վիճակում։ Pure Applied Chemistry, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

Սոնոքիմիական ռեակցիաների ուլտրաձայնային սարքեր՝ լաբորատորից մինչև արդյունաբերական մասշտաբ

Hielscher-ն առաջարկում է ուլտրաձայնային սարքերի ամբողջական տեսականի՝ ձեռքում պահվող լաբորատոր հոմոգենիզատորից մինչև մեծ ծավալային հոսքերի համար նախատեսված լիարժեք արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքեր։ Ուլտրաձայնային գործընթացի փորձարկման, հետազոտությունների ու մշակումների և օպտիմալացման ընթացքում փոքր մասշտաբով ստացված բոլոր արդյունքները կարող են >գծային կերպով մասշտաբավորվել մինչև լիարժեք առևտրային արտադրություն։ Hielscher-ի ուլտրաձայնային սարքերը հուսալի են, ամուր և նախատեսված են 24/7 աշխատանքի համար։
Հարցրե՛ք մեզ, թե ինչպես գնահատել, օպտիմալացնել և մասշտաբավորել ձեր գործընթացը։ Մենք ուրախությամբ կաջակցենք ձեզ բոլոր փուլերում՝ առաջին փորձարկումներից և գործընթացի օպտիմալացումից մինչև ձեր արդյունաբերական արտադրական գծում տեղադրումը։