Hielscher ულტრაბგერითი ტექნოლოგია

Sonocatalysis – Ultrasonically Assisted Catalysis

Ultrasonication გავლენას ახდენს კატალიზატორი რეაქტიულობა კატალიზის დროს გაძლიერებული მასობრივი გადაცემის და ენერგიის შეყვანის გზით. ჰეტეროგენურ კატალიზაციაში, სადაც კატალიზატორი რეაქტანტებთან განსხვავებული ფაზაშია, ულტრაბგერითი დისპერსია იზრდება ზედაპირის ფართობზე რეაქციანტებისთვის.

სონოკატალიზის ფონზე

Catalysis არის პროცესი, რომელშიც განაკვეთი ქიმიური რეაქცია იზრდება (ან შემცირდა) კატალიზატორის საშუალებით. წარმოების ბევრი ქიმიკატების მოიცავს catalysis. რეაქციის განაკვეთზე გავლენა დამოკიდებულია რეაქციონის კონტაქტში სიხშირის სიჩქარის განსაზღვრაზე. ზოგადად, კატალიზატორები ზრდის რეაქციის მაჩვენებელს და ააქტიურებენ აქტივაციის ენერგიას რეაქციის პროდუქტის ალტერნატიული რეაქციის გზაზე. ამისათვის კატალიზატორები რეაგირებს ერთ ან რამდენიმე რეაქტანტთან, რომლებიც ქმნიან შუალედებს, რომლებიც შემდგომში საბოლოო პროდუქციას აძლევენ. უკანასკნელი ნაბიჯი რეგენერაციას კატალიზატორი. By შემცირება გააქტიურების ენერგია, უფრო მოლეკულური შეჯახებები აქვს ენერგეტიკულ გარდამავალ სახელმწიფოს მიღწევას. ზოგიერთ შემთხვევაში კატალიზატორები გამოიყენება ქიმიური რეაქციის შერჩევით.

Sonocatalysis: Diagram illustrates the effect of a catalyst in a chemical reaction X+Y to produce Z ის დიაგრამა მარჯვნივ ასახავს ქიმიური რეაქციის X + Y- ის კატალიზატორის ეფექტს Z- ის წარმოებისას. კატალიზატორი უზრუნველყოფს ალტერნატიულ გზას (მწვანე) ქვედა გააქტიურებას ენერგიის EA.

ეფექტი Ultrasonication

სითხეებში აკუსტიკური ტალღის სიგრძე დაახლოებით. 110-დან 0.15 მმ-მდე სიხშირეებისთვის 18kHz და 10MHz შორის. ეს მნიშვნელოვნად აღემატება მოლეკულურ განზომილებებს. ამ მიზეზით, არ არსებობს აკუსტიკური ველის პირდაპირი შეერთება ქიმიური სახეობის მოლეკულებთან. ულტრაბგერითი მოქმედების შედეგები დიდწილად შედეგია ულტრაბგერითი cavitation სითხეებში. აქედან გამომდინარე, ულტრაბგერითი დახმარებით კატალიზაციამ მინიმუმ ერთი რეაგირება უნდა იყოს თხევადი ფაზაში. Ultrasonication ხელს უწყობს ჰეტეროგენურ და ერთგვაროვან კატალიზაციას ბევრი თვალსაზრისით. ინდივიდუალური ეფექტი შეიძლება დაწესდეს ან შემცირდეს ადაპტაციის ულტრაბგერითი ამპლიტუდა და თხევადი წნევა.

ულტრაბგერითი დაშლა და ემულსიფიკაცია

ქიმიური რეაქციები, რომელშიც შედიან რეაქტორები და ერთზე მეტი ფაზის კატალიზატორი (ჰეტეროგენული კატალიზაცია) შემოიფარგლება მხოლოდ ფაზის საზღვრამდე, რადგან ეს ერთადერთი ადგილია, სადაც წარმოდგენილია რეაგენტი და კატალიზატორი. რეაქტივების და კატალიზატორი ერთმანეთთან ექსპოზიცია არის a ძირითადი ფაქტორი მრავალი მრავალფაზიანი ქიმიური რეაქციებისათვის. ამ მიზეზით, ფაზის საზღვრის კონკრეტული ზედაპირი ხდება გავლენა ქიმიური რეაქციისთვის.

გრაფიკული გვიჩვენებს კორელაციას ნაწილაკების ზომასა და ზედაპირზეUltrasonication არის ძალიან ეფექტური საშუალება დისპერსიული მყარი და ამისთვის სითხეების ემულსიფიკაცია. ნაწილაკების / წვეთის ზომის შემცირებით, ფაზის საზღვრის საერთო ზედაპირი ერთდროულად იზრდება. გრაფიკი მარცხნივ გვიჩვენებს კორელაციას ნაწილაკების ზომასა და ზედაპირის ზონას სფერული ნაწილაკების ან წვეთების შემთხვევაში (დაწკაპეთ უფრო დიდი ხედი!). როგორც ფაზის სასაზღვრო ზედაპირი იზრდება, ასევე იზრდება ქიმიური რეაქციის სიჩქარე. მრავალი მასალისთვის ულტრაბგერითი ღრუსით შესაძლებელია ნაწილაკების და წვეთების გაკეთება ძალიან კარგი ზომა – ხშირად მნიშვნელოვნად 100 ნანომეტრია. თუ დისპერსიული ან ემულსია დროებით სტაბილური ხდება, გამოყენება ულტრაბგერითი შეიძლება იყოს მხოლოდ საწყის ეტაპზე ქიმიური რეაქცია. რეაქტორებისა და კატალიზატორის თავდაპირველი შერევით for inline ულტრაბგერითი რეაქტორისთვის ძალიან მოკლე დროში და მაღალი დინების სიჩქარით შეიძლება შეიქმნას ჯარიმა ზომის ნაწილაკები / წვეთები. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას უაღრესად ბლანტიანი მედიით.

მასობრივი გადაცემის

ემულსიაროდესაც რეაქტივები რეაგირებენ ფაზის საზღვარზე, ქიმიური რეაქციის პროდუქტები გროვდება კონტაქტურ ზედაპირზე. ეს ბლოკავს სხვა რეაგენტის მოლეკულებს ამ ფაზის საზღვარზე ურთიერთქმედებისგან. კავიტაციონალური თვითმფრინავის ნაკადებით და აკუსტიკური ნაკადის შედეგად გამოწვეული მექანიკური მოჭრის ძალები იწვევს ტურბულენტურ ნაკადს და მატერიალურ გადაზიდვას ნაწილაკების ან წვეთების ზედაპირებიდან. წვეთების შემთხვევაში, მაღალმა გამჭვირვალობამ შეიძლება გამოიწვიოს სიმკვრივე და შემდგომში ახალი წვეთების წარმოქმნა. დროთა განმავლობაში ქიმიური რეაქცია პროგრესირებს, შეიძლება საჭირო გახდეს განმეორებითი სონიკაცია, მაგალითად, ორეტაპიანი ან რეცირკულაცია რეაქციის ზემოქმედების მაქსიმალურად გაზრდა.

ენერგიის შეყვანა

ულტრაბგერითი cavitation არის უნიკალური გზა ენერგია ქიმიურ რეაქციებში. მაღალი სიჩქარით თხევადი თვითმფრინავის კომბინაცია, მაღალი წნევა (>1000 სმ) და მაღალი ტემპერატურა (>5000K), უზარმაზარი გათბობა და გაგრილების მაჩვენებლები (>109-1) ხდება ადგილობრივად კონცენტრირებული cavitational bubbles of implosive შეკუმშვის დროს. კენეტ Suslick ამბობს: “კავიტაცია ხმის დიფუზიური ენერგიის ქიმიურად გამოსადეგი ფორმით კონცენტრირების არაჩვეულებრივი მეთოდია.”

რეაქტიულობის გაზრდა

Cavitational ეროზია ნაწილაკების ზედაპირებზე ქმნის უპირობოდ, უაღრესად რეაქტიულ ზედაპირებს. ხანმოკლე მაღალი ტემპერატურა და ზეწოლა ხელს უწყობს მოლეკულური დაშლა და რეაქტივის გაზრდა მრავალი ქიმიური სახეობა. ულტრაბგერითი დასხივება შეიძლება გამოყენებულ იქნეს კატალიზატორების მომზადებაში, მაგ., ნაყოფის ნაწილაკების აგრეგატების წარმოება. ეს აწარმოებს ამორფულ კატალიზატორებს მაღალი სპეციფიკური ზედაპირის ნაწილაკები ტერიტორია. ამ აგრეგატული სტრუქტურის გამო, ასეთი კატალიზატორები შეიძლება გამოეყო რეაქციისგან (მაგ. ფილტრაციის გზით).

ულტრაბგერითი დასუფთავება

ხშირად კატალიზში შედის რეაქტივებში არასასურველი ქვეპროდუქტები, დაბინძურება ან მინარევები. ეს შეიძლება გამოიწვიოს მყარი კატალიზატორების ზედაპირზე გადაგვარებასა და გაფუჭებას. დაფარვა ამცირებს კატალიზატორის ზემოქმედებას და, შესაბამისად, ამცირებს მის ეფექტურობას. მისი ამოღება საჭირო არ არის არც პროცესის დროს, არც გადამუშავების ინტერვალებში, სხვა პროცესის ქიმიკატების გამოყენებით. ულტრაბგერითი საშუალება ეფექტური საშუალებაა სუფთა კატალიზატორები ან დაეხმარება კატალიზატორი გადამუშავების პროცესს. ულტრაბგერითი დასუფთავება არის ყველაზე გავრცელებული და ცნობილი ულტრაბგერითი გამოყენება. Cavitational თხევადი თვითმფრინავების და შოკის ტალღების იმპლიმენტი 10-მდე4ატმას შეუძლია შეიქმნას ლოკალიზებული თხრილის ძალები, ეროზია და ზედაპირული პალიტეტი. ჯარიმის ზომის ნაწილაკებისათვის, მაღალი სიჩქარით შიდა ნაწილაკების შეჯახება გამოიწვიოს ზედაპირზე ეროზიისა და თუნდაც სახეხი და საღარავი. ეს შეჯახებები შეიძლება გამოიწვიოს ადგილობრივი ტრანზიტული ზემოქმედების ტემპერატურა დაახლოებით. 3000K Suslick აჩვენა, რომ ultrasonication ეფექტურად შლის ზედაპირულ ოქსიდის საიზოლაციებს. ამგვარი გამანადგურებელი საფარის ამოღება მკვეთრად აუმჯობესებს რეაქციის განაკვეთები ფართო სპექტრის რეაქციებს (Suslick 2008). ულტრაბგერიკის გამოყენება ხელს უწყობს კატალიზის დროს მყარი დისპერსირებული კატალიზატორის ფუგული პრობლემის შემცირებას და ხელს უწყობს წმენდას გადამუშავების პროცესში.

მაგალითები ულტრაბგერითი Catalysis

არსებობს უამრავი მაგალითი ultrasonically დაეხმარა catalysis და ულტრაბგერითი მომზადება ჰეტეროგენული კატალიზატორები. ჩვენ გირჩევთ Sonocatalysis სტატია კენეტ Suslick ყოვლისმომცველი შესავალი. Hielscher აწვდის ულტრაბგერითი რეაქტორების მომზადებას კატალიზატორები ან კატალიზატორი, ბიოდიზელის ტუმბოროგორიცაა კატალიზური ტრანსესტრიფიკაცია მეთილისტების წარმოებისათვის (მაგ. ცხიმოვანი მეთოტერიტერი = ბიოდსიელი).

ულტრაბგერითი მოწყობილობა Sonocatalysis

ულტრაბგერითი რეაქტორის 7 x 1kW ულტრაბგერითი პროცესორები UIP1000hdHielscher აწარმოებს ულტრაბგერითი მოწყობილობების გამოყენებას ნებისმიერი მასშტაბი და ა სხვადასხვა პროცესები. ეს მოიცავს ლაბორატორიული sonication მცირე ფლაკონებში ასევე სამრეწველო რეაქტორები და ნაკადის უჯრედები. საწყისი პროცესი ტესტი ლაბორატორიული მასშტაბით UP400S (400 ვატი) ძალიან შესაფერისია. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სურათების პროცესში, აგრეთვე inline sonication. პროცესის ტესტირებისა და ოპტიმიზაციისთვის მასშტაბის წინ, ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ UIP1000hd (1000 ვატი), რადგან ეს დანადგარები ძალიან ადაპტირებადია და შედეგები უფრო ფართო სიმძლავრის ხაზს უსვამს ხაზს. სრულმასშტაბიანი პროდუქციისთვის გთავაზობთ ულტრაბგერულ მოწყობილობებს 10kW და 16kW ულტრაბგერითი ძალა. რამდენიმე ასეთი ერთეულის კლასტერები უზრუნველყოფენ ძალიან მაღალ დამუშავებას.

მოხარული ვიქნებით თქვენი პროცესის ტესტირების, ოპტიმიზაციისა და მასშტაბის მხარდასაჭერად. ისაუბრეთ ჩვენთან შესაფერისი მოწყობილობის შესახებ ეწვიეთ ჩვენს პროცესს ლაბორატორიაში.

მოითხოვეთ მეტი ინფორმაცია!

გთხოვთ, შეავსოთ ეს ფორმა, რომ მეტი ინფორმაცია მოითხოვოთ სონოკატალიზის და ულტრაბგერითი დახმარების კატალიზზე.









გთხოვთ გაითვალისწინოთ ჩვენი კონფიდენციალურობის პოლიტიკა.


ლიტერატურა Sonocatalysis და Ultrasonically Assisted Catalysis

Suslick, KS; დიდენკო, ი .; ფანგი, მ.მ. Hyeon, T .; კოლბეკი, კ.ჯ. მაკნამარა, WB III; მდლელენი, მ.მ. ვონგი, მ. (1999): აკუსტიკური კვატაცია და მისი ქიმიური შედეგები, in: Phil. ტრანს. როი. Soc. ა, 1999, 357, 335-353.

Suslick, KS; Skrabalak, SE (2008): “Sonocatalysis” ჰეტეროგენული კატალიზის სახელმძღვანელოში, ტომი. 4; ერტლ, გ .; ნინზინგერი, ჰ .; Schth, F .; ვაიტტკამპი, ჯ., ედსი .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, pp. 2006-2017.