სონოქიმიური რეაქციები და სინთეზი
სონოქიმია არის ულტრაბგერის გამოყენება ქიმიურ რეაქციებსა და პროცესებზე. სითხეებში სონოქიმიური ეფექტების გამომწვევი მექანიზმი არის აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენი.
Hielscher-ის ულტრაბგერითი ლაბორატორიული და სამრეწველო მოწყობილობები გამოიყენება სონოქიმიური პროცესების ფართო სპექტრში. ულტრაბგერითი კავიტაცია აძლიერებს და აჩქარებს ქიმიურ რეაქციებს, როგორიცაა სინთეზი და კატალიზი.
სონოქიმიური რეაქციები
ქიმიურ რეაქციებსა და პროცესებში შეიძლება შეინიშნოს შემდეგი სონოქიმიური ეფექტები:
- რეაქციის სიჩქარის გაზრდა
- რეაქციის გამომუშავების გაზრდა
- ენერგიის უფრო ეფექტური მოხმარება
- რეაქციის გზის გადართვის სონოქიმიური მეთოდები
- ფაზის გადაცემის კატალიზატორების მუშაობის გაუმჯობესება
- ფაზის გადაცემის კატალიზატორების თავიდან აცილება
- ნედლი ან ტექნიკური რეაგენტების გამოყენება
- ლითონებისა და მყარი ნივთიერებების გააქტიურება
- რეაგენტების ან კატალიზატორების რეაქტიულობის გაზრდა (დააწკაპუნეთ აქ, რომ წაიკითხოთ მეტი ულტრაბგერითი დახმარებით კატალიზის შესახებ)
- ნაწილაკების სინთეზის გაუმჯობესება
- ნანონაწილაკების საფარი

7 ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი მოდელი UIP1000hdT (7x 1kW ულტრაბგერითი სიმძლავრე) დაყენებულია კლასტერად სონოქიმიური რეაქციებისთვის სამრეწველო მასშტაბით.
ულტრაბგერითი გაძლიერებული ქიმიური რეაქციების უპირატესობები
ულტრაბგერითი დაწინაურებული ქიმიური რეაქციები არის პროცესის ინტენსიფიკაციის დამკვიდრებული ტექნიკა ქიმიური სინთეზისა და დამუშავების სფეროში. ულტრაბგერითი ტალღების ძალის გამოყენებით, ეს რეაქციები უამრავ უპირატესობას გვთავაზობს ჩვეულებრივ მეთოდებთან შედარებით, აუმჯობესებს ქიმიურ კატალიზს და სინთეზს. ტურბო-სწრაფი კონვერტაციის მაჩვენებლები, შესანიშნავი მოსავლიანობა, გაძლიერებული სელექციურობა, გაუმჯობესებული ენერგოეფექტურობა და გარემოზე ზემოქმედების შემცირება არის სონოქიმიური რეაქციების მთავარი უპირატესობა.
ცხრილის დარტყმა გვიჩვენებს ულტრაბგერითი პროვოცირებული რეაქციის რამდენიმე თვალსაჩინო უპირატესობას ჩვეულებრივი ქიმიური რეაქციების მიმართ:
რეაქცია | Რეაქციის დრო ჩვეულებრივი |
Რეაქციის დრო ულტრაბგერითი |
მოსავლიანობა ჩვეულებრივი (%) |
მოსავლიანობა ულტრაბგერა (%) |
---|---|---|---|---|
დილს-მურყნის ციკლიზაცია | 35 სთ | 3.5 სთ | 77.9 | 97.3 |
ინდანის დაჟანგვა ინდან-1-ონამდე | 3 სთ | 3 სთ | 27%-ზე ნაკლები | 73% |
მეთოქსიამინოზილანის შემცირება | არანაირი რეაქცია | 3 სთ | 0% | 100% |
გრძელი ჯაჭვის უჯერი ცხიმოვანი ეთერების ეპოქსიდაცია | 2 სთ | 15 წთ | 48% | 92% |
არილალკანების დაჟანგვა | 4 სთ | 4 სთ | 12% | 80% |
მაიკლ ნიტროალკანების დამატება მონოჩანაცვლებულ α,β-უჯერი ეთერებში | 2 დღე | 2 სთ | 85% | 90% |
2-ოქტანოლის პერმანგანატის დაჟანგვა | 5 სთ | 5 სთ | 3% | 93% |
ქალკონების სინთეზი კლაიზენ-შმიდტის კონდენსაციის გზით | 60 წთ | 10 წთ | 5% | 76% |
UIllmann 2-იოდონიტრობენზოლის შეერთება | 2 სთ | 2სთ | ნაკლები რუჯი 1.5% | 70.4% |
რეფორმატსკის რეაქცია | 12 სთ | 30 წთ | 50% | 98% |
ულტრაბგერითი კავიტაცია სითხეებში
კავიტაცია, ეს არის სითხეში ბუშტების წარმოქმნა, ზრდა და აფეთქება. კავიტაციური კოლაფსი წარმოქმნის ინტენსიურ ადგილობრივ გათბობას (~5000 K), მაღალ წნევას (~1000 ატმ) და გათბობისა და გაგრილების უზარმაზარ სიჩქარეს.>109 კ/წმ) და თხევადი რეაქტიული ნაკადები (~400 კმ/სთ). (სუსლიკი 1998 წ)
კავიტაცია გამოყენებით UIP1000hd:
კავიტაციის ბუშტები ვაკუუმური ბუშტებია. ვაკუუმი იქმნება ერთ მხარეს სწრაფად მოძრავი ზედაპირით და მეორეს მხრივ ინერტული სითხით. შედეგად მიღებული წნევის განსხვავებები ემსახურება სითხეში შეკრებისა და ადჰეზიის ძალების გადალახვას.
კავიტაციის წარმოება შესაძლებელია სხვადასხვა გზით, როგორიცაა Venturi საქშენები, მაღალი წნევის საქშენები, მაღალი სიჩქარის ბრუნვა ან ულტრაბგერითი გადამყვანები. ყველა ამ სისტემაში შეყვანის ენერგია გარდაიქმნება ხახუნად, ტურბულენტებად, ტალღებად და კავიტაციად. შემავალი ენერგიის ფრაქცია, რომელიც გარდაიქმნება კავიტაციად, დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, რომლებიც აღწერს კავიტაციის წარმომქმნელი აღჭურვილობის მოძრაობას სითხეში.
აჩქარების ინტენსივობა არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ენერგიის ეფექტურ გარდაქმნაზე კავიტაციაში. უფრო მაღალი აჩქარება ქმნის უფრო მაღალ წნევის განსხვავებებს. ეს თავის მხრივ ზრდის ვაკუუმის ბუშტების შექმნის ალბათობას სითხეში გავრცელებული ტალღების შექმნის ნაცვლად. ამრიგად, რაც უფრო მაღალია აჩქარება, მით მეტია ენერგიის წილი, რომელიც გარდაიქმნება კავიტაციაში. ულტრაბგერითი გადამცემის შემთხვევაში, აჩქარების ინტენსივობა აღწერილია რხევის ამპლიტუდით.
უფრო მაღალი ამპლიტუდები იწვევს კავიტაციის უფრო ეფექტურ შექმნას. Hielscher Ultrasonics-ის სამრეწველო მოწყობილობებს შეუძლიათ შექმნან ამპლიტუდა 115 მკმ-მდე. ეს მაღალი ამპლიტუდები იძლევა ენერგიის გადაცემის მაღალი კოეფიციენტის საშუალებას, რაც თავის მხრივ საშუალებას იძლევა შექმნას მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე 100 W/cm³-მდე.
ინტენსივობის გარდა, სითხე უნდა აჩქარდეს ისე, რომ შეიქმნას მინიმალური დანაკარგები ტურბულენტობის, ხახუნის და ტალღების წარმოქმნის თვალსაზრისით. ამისთვის ოპტიმალური გზაა მოძრაობის ცალმხრივი მიმართულება.
- გააქტიურებული ლითონების მომზადება ლითონის მარილების შემცირებით
- გააქტიურებული ლითონების წარმოქმნა გახმოვანებით
- ნაწილაკების სონოქიმიური სინთეზი ლითონის (Fe, Cr, Mn, Co) ოქსიდების დალექვით, მაგ., კატალიზატორად გამოსაყენებლად
- ლითონების ან ლითონის ჰალოიდების გაჟღენთვა საყრდენებზე
- გააქტიურებული ლითონის ხსნარების მომზადება
- ლითონებთან დაკავშირებული რეაქციები in situ გენერირებული ორგანული ელემენტების სახეობების მეშვეობით
- რეაქციები, რომლებიც მოიცავს არამეტალურ მყარ ნივთიერებებს
- ლითონების, შენადნობების, ცეოლითების და სხვა მყარი ნივთიერებების კრისტალიზაცია და დალექვა
- ზედაპირის მორფოლოგიის და ნაწილაკების ზომის მოდიფიკაცია მაღალი სიჩქარის ნაწილაკთაშორისი შეჯახებით
- ამორფული ნანოსტრუქტურული მასალების ფორმირება, მათ შორის მაღალი ზედაპირის გარდამავალი ლითონები, შენადნობები, კარბიდები, ოქსიდები და კოლოიდები
- კრისტალების აგლომერაცია
- პასიური ოქსიდის საფარის დაგლუვება და მოცილება
- მცირე ნაწილაკების მიკრომანიპულაცია (ფრაქციები).
- მყარი ნივთიერებების დისპერსია
- კოლოიდების მომზადება (Ag, Au, Q ზომის CdS)
- სტუმარი მოლეკულების ინტერკალაცია მასპინძელ არაორგანულ ფენოვან მყარ ნაწილებში
- პოლიმერების სონოქიმია
- პოლიმერების დეგრადაცია და მოდიფიკაცია
- პოლიმერების სინთეზი
- წყალში ორგანული დამაბინძურებლების სონოლიზი
სონოქიმიური მოწყობილობა
აღნიშნული სონოქიმიური პროცესების უმეტესი ნაწილი შეიძლება გადაიტანოს შიდა სამუშაოდ. მოხარული ვიქნებით დაგეხმაროთ თქვენი გადამუშავების საჭიროებისთვის სონოქიმიური აღჭურვილობის არჩევაში. კვლევისა და პროცესების შესამოწმებლად ჩვენ გირჩევთ ჩვენს ლაბორატორიულ მოწყობილობებს ან UIP1000hdT კომპლექტი.
საჭიროების შემთხვევაში, FM და ATEX სერთიფიცირებული ულტრაბგერითი მოწყობილობები და რეაქტორები (მაგ UIP1000-Exd) ხელმისაწვდომია სახიფათო გარემოში აალებადი ქიმიკატების და პროდუქტის ფორმულირებების გახმოვანებისთვის.
ულტრაბგერითი კავიტაციის ცვლილებები რგოლის გახსნის რეაქციები
ულტრაბგერითი არის სითბოს, წნევის, სინათლის ან ელექტროენერგიის ალტერნატიული მექანიზმი ქიმიური რეაქციების დასაწყებად. ჯეფრი ს მური, ჩარლზ რ. ჰიკენბოთი და მათი გუნდი ილინოისის უნივერსიტეტის ქიმიის ფაკულტეტი ურბანა-შამპენიში გამოიყენა ულტრაბგერითი ძალა რგოლის გახსნის რეაქციების გასააქტიურებლად და მანიპულირებისთვის. გაჟღერების დროს ქიმიური რეაქციები წარმოქმნიდა პროდუქტებს, რომლებიც განსხვავდებოდა ორბიტალური სიმეტრიის წესებით ნაწინასწარმეტყველებისაგან (Nature 2007, 446, 423). ჯგუფმა დააკავშირა მექანიკურად მგრძნობიარე 1,2-ჩანაცვლებული ბენზოციკლობუტენის იზომერები ორ პოლიეთილენ გლიკოლის ჯაჭვთან, გამოიყენა ულტრაბგერითი ენერგია და გააანალიზა ნაყარი ხსნარები C გამოყენებით.13 ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსული სპექტროსკოპია. სპექტრებმა აჩვენა, რომ ცის და ტრანს იზომერი იძლევა იმავე რგოლში გახსნილ პროდუქტს, რომელიც მოსალოდნელია ტრანს იზომერისგან. მიუხედავად იმისა, რომ თერმული ენერგია იწვევს რეაქტორების შემთხვევით ბრაუნის მოძრაობას, ულტრაბგერითი გამომუშავების მექანიკური ენერგია უზრუნველყოფს მიმართულებას ატომური მოძრაობებისკენ. ამრიგად, კავიტაციური ეფექტები ეფექტურად წარმართავს ენერგიას მოლეკულის დაძაბვით, პოტენციური ენერგიის ზედაპირის გადაფორმებით.

ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი როგორც UP400 ქ აძლიერებს ნანონაწილაკების სინთეზს. სონოქიმიური გზა არის მარტივი, ეფექტური, სწრაფი და მუშაობს არატოქსიკურ ქიმიკატებთან რბილ პირობებში.
მაღალი ეფექტურობის ულტრაბგერითი აპარატები სონოქიმიისთვის
Hielscher Ultrasonics აწვდის ულტრაბგერით პროცესორებს ლაბორატორიისა და ინდუსტრიისთვის. ყველა Hielscher ულტრაბგერითი არის ძალიან მძლავრი და გამძლე ულტრაბგერითი აპარატები და შექმნილია უწყვეტი 24/7 მუშაობისთვის სრული დატვირთვით. ციფრული კონტროლი, პროგრამირებადი პარამეტრები, ტემპერატურის მონიტორინგი, მონაცემთა ავტომატური პროტოკოლირება და ბრაუზერის დისტანციური მართვა Hielscher ულტრაბგერითების მხოლოდ რამდენიმე მახასიათებელია. შექმნილია მაღალი წარმადობისა და კომფორტული მუშაობისთვის, მომხმარებლები აფასებენ Hielscher Ultrasonics აღჭურვილობის უსაფრთხო და მარტივ მართვას. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორები აწვდიან ამპლიტუდას 200 μm-მდე და იდეალურია მძიმე სამუშაოებისთვის. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
---|---|---|
1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.
- Suslick, K. S.; Didenko, Y.; Fang, M. M.; Hyeon, T.; Kolbeck, K. J.; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M.; Wong, M. (1999): Acoustic Cavitation and Its Chemical Consequences, in: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.
- Andrzej Stankiewicz, Tom Van Gerven, Georgios Stefanidis (2019): Chapter 4 ENERGY – PI Approaches in Thermodynamic Domain. in: The Fundamentals of Process Intensification, First Edition. Published 2019 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.(page 136)
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.

Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.