ヒールシャー超音波技術

Sonochemical反応と合成

ソノケミストリーは、化学反応やプロセスへの超音波の適用です。液体に音響化学効果を引き起こすメカニズムは、音響キャビテーションの現象です。

ヒールシャー超音波実験室や産業機器は、音響化学プロセスの広い範囲で使用されています。超音波キャビテーションは、合成や触媒などの化学反応を激化させ、スピードアップします。

ソノケミカル反応

以下の音響化学効果が化学反応やプロセスで観察することができます。

液体中での超音波キャビテーション

キャビテーションは、液体中の気泡の形成、成長、および崩壊である。キャビテーションの崩壊は、強い局所的加熱(約5000K)、高圧(約1000気圧)、および激しい加熱および冷却速度をもたらす>109 K / sec)および液体ジェット流(約400 km / h)を含む。 (1998 Suslick

キャビテーション気泡は真空気泡があります。真空は、一方の側に高速移動面と他方で、不活性液体によって作成されます。その結果、圧力差は、液体内の凝集及び付着力を克服するのに役立ちます。

キャビテーションは、ベンチュリー ノズル、高圧ノズル、高速回転、または超音波探触子など、さまざまな方法で作り出すことができます。これらのすべてのシステムでは、入力エネルギーは摩擦、乱れ、波、キャビテーションに変換されます。キャビテーションに変換は、入力エネルギーの一部は、キャビテーション発生装置、液体の動きを記述するいくつかの要因に依存します。

加速度の強度は、キャビテーションへのエネルギーの効率的な変換に影響を与える最も重要な因子の一つです。高い加速は、より高い圧力差を作成します。これは、順番に代えて液体を通って伝播する波の作成の真空泡の生成の確率を増加させます。したがって、より高い加速度より高いキャビテーションに変換されるエネルギーの割合です。超音波トランスデューサの場合には、加速度の強度は、振動の振幅により記載されています。

より大きな振幅は、より効果的なキャビテーションの生成をもたらす。 Hielscher Ultrasonicsの産業用デバイスは115μmまでの振幅を生成することができます。これらの高い振幅により、最大100W / cm3の高出力密度を可能にする高出力伝達比が可能になります。

強度に加えて、液体は、乱流、摩擦及び波発生の点で最小の損失を作成する方法で加速されなければなりません。このため、最適な方法は、動きの一方的な方向です。

超音波が原因のようなプロセスにおいてその効果の使用されます。

  • 金属塩の還元によって活性化金属の調製
  • 超音波処理によって活性化された金属の世代
  • 金属(鉄、クロム、マンガン、コバルト)酸化物の析出による粒子の音響化学合成、例えば触媒として使用するために
  • 担体上の金属または金属ハロゲン化物の含浸
  • 活性化された金属溶液の調製
  • その場で生成された有機元素種を経て金属が関与する反応
  • 非金属固体を伴う反応
  • 金属、合金、zeolithesおよび他の固形物の結晶化および沈殿
  • 高速粒子間衝突により表面形態および粒子サイズの変更
    • 高表面積遷移金属、合金、炭化物、酸化物、コロイドを含むアモルファスナノ構造材料の形成
    • 結晶の凝集
    • 平滑化と不動態酸化被膜の除去
    • 小粒子の顕微(分別)
  • 固体の分散
  • コロイド(銀、金、QサイズCDS)の調製
  • ホスト層状無機固体にゲスト分子のインターカレーション
  • ポリマーの音響化学
    • ポリマーの分解および修正
    • ポリマーの合成
  • 水中の有機汚染物質の超音波分解

ソノケミカル機器

言及した音響化学プロセスのほとんどは、インラインに動作するように改造することができます。私たちはあなたの処理ニーズに合わせて音響化学機器を選ぶ際にお手伝いを喜んでいるでしょう。研究のために、私たちは私たちの研究室の機器やお勧めのプロセスのテストのため UIP1000hdTセット

必要であれば、FMおよびATEXは、超音波装置および反応器を認定(例えば UIP1000-EXD)危険な環境での可燃性の化学物質や製品の処方の超音波処理のために用意されています。

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超音波キャビテーションの変更開環反応

超音波は、化学反応を開始するために、熱、圧力、光又は電気の代替機​​構です。 ジェフリー・S・ムーア、チャールズ・R. Hickenboth、との彼らのチーム イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の化学学部 開環反応を誘発し、操作するために使用される超音波出力。超音波処理下では、化学反応は、軌道の対称性のルール(ネイチャー2007、446、423)によって予測されたものとは異なる製品を生成しました。グループは、2本のポリエチレングリコール鎖に機械的に敏感な1,2-二置換ベンゾシクロブテン異性体を連結し、Cを使用して、バルク溶液を超音波エネルギーを適用し、そして分析13歳 核磁気共鳴分光法。スペクトルは、シスおよびトランス異性体の両方が同一の開環生成物、トランス異性体から予想されるものを提供することを示しました。熱エネルギーは、反応物のランダムなブラウン運動を引き起こしながら、超音波の機械的エネルギーは、原子運動の方向を提供します。したがって、キャビテーション効果を効率的ポテンシャルエネルギー表面を再形成、分子を負担することによってエネルギーを向けます。

文献


Suslick、K.S. (1998): 化学技術のカーク・オスマーの百科事典。第4版。 J.ワイリー & サンズ:ニューヨーク、1998年、巻。 26、517から541まで。

Suslick、K. S .; Didenko、Y .;牙、M. M;ヒョン、T .; Kolbeck、K. J .;マクナマラ、W. B. III。 Mdleleni、M. M;ウォン、M.(1999): フィル:音響キャビテーションとその化学的帰結、。トランス。ロイ。 SOC。 A、1999、357、335から353まで。