Reattori a letto fisso ad ultrasuoni intensificati a letto fisso

Particolarità / Cose da sapere

Cavitazione ultrasonica e geochimica

Accoppiando la potenza degli ultrasuoni nei liquidi e nei liquami si ottiene quanto segue cavitazione acustica. La cavitazione acustica si riferisce al fenomeno della rapida formazione, crescita e collasso implosivo dei vuoti pieni di vapore. Questo genera "hot spot" di breve durata con picchi di temperatura estrema fino a 5000K, velocità di riscaldamento/raffreddamento molto elevate, superiori al 10⁹K^-1e pressioni di 1000atm con rispettivi differenziali – tutti nel giro di nanosecondi di vita.
Il campo di ricerca di Sonochimica indaga l'effetto degli ultrasuoni nella formazione di cavitazione acustica nei liquidi, che avvia e/o migliora l'attività chimica in una soluzione.

Reazioni catalitiche eterogenee

In chimica, la catalisi eterogenea si riferisce al tipo di reazione catalitica in cui le fasi del catalizzatore e dei reagenti sono diverse l'una dall'altra. In un contesto di chimica eterogenea, la fase non è utilizzata solo per distinguere tra solidi, liquidi e gas, ma si riferisce anche a liquidi immiscibili, come ad esempio petrolio e acqua.
Durante una reazione eterogenea, uno o più reagenti subiscono una modifica chimica in un'interfaccia, ad esempio sulla superficie di un catalizzatore solido.
La velocità di reazione dipende dalla concentrazione dei reagenti, dalla dimensione delle particelle, dalla temperatura, dal catalizzatore e da altri fattori.
Concentrazione di reagenti: In generale, un aumento della concentrazione di un reagente aumenta la velocità di reazione a causa della maggiore interfaccia e quindi del maggiore trasferimento di fase tra le particelle del reagente.
Dimensione delle particelle: Quando uno dei reagenti è una particella solida, allora non può essere visualizzato nell'equazione di velocità, poiché l'equazione di velocità mostra solo concentrazioni e i solidi non possono avere una concentrazione poiché si trovano in una fase diversa. Tuttavia, la dimensione delle particelle del solido influisce sulla velocità di reazione dovuta all'area superficiale disponibile per il trasferimento di fase.
Temperatura di reazione: La temperatura è correlata alla costante di velocità tramite l'equazione di Arrhenius: k = Ae^-Ea/RT
Dove Ea è l'energia di attivazione, R è la costante universale del gas e T è la temperatura assoluta in Kelvin. A è il fattore di Arrhenius (frequenza). e^-Ea/RT dà il numero di particelle sotto la curva che hanno energia maggiore dell'energia di attivazione, Ea.
Catalizzatore: Nella maggior parte dei casi, le reazioni si verificano più velocemente con un catalizzatore perché richiedono meno energia di attivazione. I catalizzatori eterogenei forniscono una superficie di riferimento alla quale si verifica la reazione, mentre i catalizzatori omogenei formano prodotti intermedi che rilasciano il catalizzatore durante una fase successiva del meccanismo.
Altri fattori: Altri fattori come la luce possono influenzare alcune reazioni (fotochimica).

Sostituzione Nucleofila

La sostituzione nucleofila è una classe fondamentale di reazioni nella chimica organica (e inorganica), in cui un nucleofilo si lega selettivamente sotto forma di base di Lewis (come donatore di elettroni) con un complesso organico con o attacca la carica positiva o parzialmente positiva (+ve) di un atomo o di un gruppo di atomi per sostituire un gruppo in uscita. L'atomo positivo o parzialmente positivo, che è l'accettore della coppia di elettroni, è detto elettrofilo. L'intera entità molecolare dell'elettrofilo e del gruppo uscente viene solitamente chiamato substrato.
La sostituzione nucleofila può essere osservata come due percorsi diversi – il valore S_n1 e S_n2 reazioni. Quale forma di meccanismo di reazione – s_n1 o S_n2 – avviene, è in funzione della struttura dei composti chimici, del tipo di nucleofilo e del solvente.

Tipi di disattivazione del catalizzatore

• Avvelenamento da catalizzatore è il termine per la forte chemisorption delle specie nei siti catalitici che bloccano i siti di reazione catalitica. L'avvelenamento può essere reversibile o irreversibile.
• Il fouling si riferisce ad una degradazione meccanica del catalizzatore, dove le specie dalla fase fluida si depositano sulla superficie catalitica e nei pori del catalizzatore.
• La degradazione termica e la sinterizzazione provoca la perdita di superficie catalitica, area di supporto e reazioni attive di supporto di fase.
• Per formazione di vapore si intende una forma di degradazione chimica, in cui la fase gassosa reagisce con la fase catalizzatrice per produrre composti volatili.
• Le reazioni vapore-solido e solido-solido-solido provocano la disattivazione chimica del catalizzatore. Il vapore, il supporto o il promotore reagisce con il catalizzatore in modo da produrre una fase inattiva.
• L'attrito o lo schiacciamento delle particelle del catalizzatore provoca la perdita di materiale catalitico a causa dell'abrasione meccanica. La superficie interna del catalizzatore viene persa a causa dello schiacciamento meccanico della particella del catalizzatore.