სონოქიმია: გამოყენების რეკომენდაციები

სონოქიმია არის ულტრაბგერითი კავიტაციის გავლენა ქიმიურ სისტემებზე. კავიტაციურ „ცხელ წერტილში“ წარმოქმნილი ექსტრემალური პირობების გამო, მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა ქიმიური რეაქციის შედეგის (უფრო მაღალი გამოსავლიანობა, უკეთესი ხარისხი), კონვერსიისა და ხანგრძლივობის გასაუმჯობესებლად ძალიან ეფექტური მეთოდია. ზოგიერთი ქიმიური ცვლილება მხოლოდ ულტრაბგერითი დამუშავების პირობებშია შესაძლებელი, როგორიცაა ტიტანის ან ალუმინის ნანომასშტაბის კალის ფენით დაფარვა.

ქვემოთ იპოვით ნაწილაკებისა და სითხეების შერჩევას შესაბამისი რეკომენდაციებით, თუ როგორ უნდა დამუშავდეს მასალა ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის გამოყენებით ნაწილაკების დასაფქვავად, დისპერგირებისთვის, დეაგლომერაციისთვის ან მოდიფიკაციისთვის.

ქვემოთ იპოვით ზოგიერთ ულტრაბგერითი დამუშავების პროტოკოლს წარმატებული სონოქიმიური რეაქციებისთვის!

ანბანური თანმიმდევრობით:

α-ეპოქსიკეტონები – რგოლის გახსნის რეაქცია

ულტრაბგერითი გამოყენება:
α-ეპოქსიკეტონების რგოლის კატალიზური გახსნა განხორციელდა ულტრაბგერისა და ფოტოქიმიური მეთოდების კომბინაციის გამოყენებით. 1-ბენზილ-2,4,6-ტრიფენილპირიდინიუმის ტეტრაფტორბორატი (NBTPT) გამოიყენებოდა როგორც ფოტოკატალიზატორი. ამ ნაერთების ულტრაბგერითი დამუშავებისა (სონოქიმია) და ფოტოქიმიის კომბინაციით NBTPT-ის არსებობის პირობებში მიღწეულ იქნა ეპოქსიდის რგოლის გახსნა. დადასტურდა, რომ ულტრაბგერის გამოყენებამ მნიშვნელოვნად გაზარდა ფოტოინდუცირებული რეაქციის სიჩქარე. ულტრაბგერამ შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს α-ეპოქსიკეტონების რგოლის ფოტოკატალიზურ გახსნაზე, ძირითადად რეაგენტების ეფექტური მასაგადატანისა და NBTPT-ის აღგზნებული მდგომარეობის გამო. ასევე, ამ ჰომოგენურ სისტემაში ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით აქტიურ ნაწილაკებს შორის ელექტრონების გადატანა ხდება
უფრო სწრაფად, ვიდრე ულტრაბგერითი დამუშავების გარეშე არსებულ სისტემაში. უფრო მაღალი გამოსავლიანობა და უფრო მოკლე რეაქციის დრო არის ამ მეთოდის უპირატესობები.

α-ეპოქსიკეტონების რგოლის ფოტოკატალიზური გახსნა ულტრაბგერის დახმარებით (კვლევა და გრაფიკა: ©Memarian et al 2007)

ულტრაბგერითი დამუშავების პროტოკოლი:
α-ეპოქსიკეტონები 1a-f და 1-ბენზილ-2,4,6-ტრიფენილპირიდინიუმის ტეტრაფტორბორატი 2 მომზადდა აღწერილი პროცედურების შესაბამისად. მეთანოლი შეძენილ იქნა Merck-ისგან და გამოყენებამდე გამოხდილ იქნა. გამოყენებული ულტრაბგერითი მოწყობილობა იყო Hielscher Ultrasonics GmbH-ის ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი აპარატი UP400S. S3 ულტრაბგერითი ჩასაძირი რქა (ასევე ცნობილი როგორც ზონდი ან სონოტროდი), რომელიც ასხივებდა 24 kHz სიხშირის ულტრაბგერას რეგულირებადი ინტენსივობით და მაქსიმალური აკუსტიკური სიმძლავრის სიმკვრივით 460Wcm^-2 გამოიყენებოდა. ულტრაბგერითი დამუშავება ხორციელდებოდა 100%-ზე (მაქსიმალური ამპლიტუდა 210μm). სონოტროდი S3 (მაქსიმალური ჩაშვების სიღრმე 90mm) პირდაპირ ჩაშვებული იყო რეაქციის ნარევში. UV გამოსხივება ხორციელდებოდა Narva-ს 400W მაღალი წნევის ვერცხლისწყლის ნათურის გამოყენებით, ნიმუშების გაგრილებით Duran მინაში. ნარევის ¹H NMR სპექტრები ფოტოპროდუქტებისთვის გაიზომა CDCl₃ ხსნარებში, რომლებიც შეიცავდნენ ტეტრამეთილსილანს (TMS) როგორც შიდა სტანდარტს, Bruker drx-500 (500 MHz) მოწყობილობაზე. პრეპარატიული ფენოვანი ქრომატოგრაფია (PLC) ხორციელდებოდა 20 × 20cm² ფირფიტებზე, რომლებიც დაფარული იყო 1mm სისქის Merck სილიკა გელის PF₂₅₄ ფენით, რომელიც მომზადდა სილიციუმის დიოქსიდის სუსპენზიის დატანითა და ჰაერზე გაშრობით. ყველა პროდუქტი ცნობილია და მათი სპექტრული მონაცემები ადრე გამოქვეყნდა.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S ულტრაბგერითი რქა S3-ით
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
მემარიანი, ჰამიდ რ. Saffar-Teluri, A. (2007): α-ეპოქსიკეტონების ფოტოსონოქიმიური კატალიზური რგოლის გახსნა. Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007 წ.

ალუმინის/ნიკელის კატალიზატორი: Al/Ni შენადნობის ნანოსტრუქტურირება

ულტრაბგერითი გამოყენება:
Al/Ni ნაწილაკები შეიძლება სონოქიმიურად მოდიფიცირდეს საწყისი Al/Ni შენადნობის ნანოსტრუქტურირებით. ამ გზით მიიღება აცეტოფენონის ჰიდროგენიზაციის ეფექტური კატალიზატორი.
Al/Ni კატალიზატორის ულტრაბგერითი მომზადება:
5g კომერციული Al/Ni შენადნობი დისპერგირდა გაწმენდილ წყალში (50mL) და დამუშავდა ულტრაბგერით 50 წთ-მდე ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი სონიკატორით UIP1000hd (1kW, 20kHz), რომელიც აღჭურვილი იყო ულტრაბგერითი რქით BS2d22 (თავის ფართობი 3,8 cm²) და ბუსტერით B2-1.8. მაქსიმალური ინტენსივობა შეადგენდა 140 Wcm⁻² მექანიკური ამპლიტუდით 106μm. ულტრაბგერითი დამუშავების დროს ტემპერატურის მატების თავიდან ასაცილებლად ექსპერიმენტი ჩატარდა თერმოსტატირებულ უჯრედში. ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ ნიმუში გაშრა ვაკუუმში ცხელი ჰაერის პისტოლეტის გამოყენებით.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd სონოტროდით BS2d22 და გამაძლიერებელი რქით B2–1,2
ლიტერატურა/ სამეცნიერო სტატია:
დალე, ჟანა; ნემეტი, სილკე; სკორბი, ეკატერინა ვ. ირრგანგი, ტორსტენი; სენკერი, იურგენი; კემპე, რეტი; ფერი, ანდრეასი; Andreeva, Daria V. (2012): Al/Ni Hydrogenation Catalyst-ის სონოქიმიური გააქტიურება. Advanced Functional Materials 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

ბიოდიზელის ტრანსესტერიფიკაცია MgO კატალიზატორის გამოყენებით

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ტრანსესტერიფიკაციის რეაქცია შესწავლილ იქნა სონიკატორით UP200S მუდმივი ულტრაბგერითი შერევის პირობებში სხვადასხვა პარამეტრისთვის, როგორიცაა კატალიზატორის რაოდენობა, მეთანოლისა და ზეთის მოლური თანაფარდობა, რეაქციის ტემპერატურა და რეაქციის ხანგრძლივობა. პერიოდული ექსპერიმენტები ჩატარდა მყარი მინის რეაქტორში (300 ml, შიდა დიამეტრი 7 cm), რომელსაც ჰქონდა ორყელიანი თავსახური მიხეხილი შეერთებით. ერთ ყელში მოთავსებული იყო ულტრაბგერითი პროცესორის UP200S (200W, 24kHz) ტიტანის სონოტროდი S7 (წვერის დიამეტრი 7 mm). ულტრაბგერის ამპლიტუდა დაყენებული იყო 50%-ზე, წამში 1 ციკლით. რეაქციული ნარევი ულტრაბგერით მუშავდებოდა რეაქციის მთელი დროის განმავლობაში. რეაქტორის კამერის მეორე ყელზე დამაგრებული იყო სპეციალურად დამზადებული, წყლით გაგრილებული უჟანგავი ფოლადის კონდენსატორი აორთქლებული მეთანოლის კონდენსაციისა და რეაქტორში დაბრუნებისთვის. მთელი აპარატი მოთავსებული იყო მუდმივი ტემპერატურის ზეთის აბაზანაში, რომელსაც მართავდა პროპორციულ-ინტეგრალურ-დიფერენციალური ტემპერატურის რეგულატორი. ტემპერატურის გაზრდა შესაძლებელი იყო 65°C-მდე, ±1°C სიზუსტით. ბიოდიზელის ტრანსესტერიფიკაციისთვის მასალად გამოყენებული იყო ნარჩენი ზეთი და 99,9% სიწმინდის მეთანოლი. კატალიზატორად გამოყენებული იყო კვამლიდან დალექილი ნანოზომის MgO (მაგნიუმის ლენტა).
კონვერსიის შესანიშნავი შედეგი მიღებულ იქნა 1,5 wt% კატალიზატორის გამოყენებისას, მეთანოლისა და ზეთის 5:1 მოლური თანაფარდობის პირობებში, 55°C-ზე: 45 წთ-ის შემდეგ მიღწეულ იქნა 98,7% კონვერსია.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP200S ულტრაბგერითი სონოტროდით S7
ლიტერატურა/ სამეცნიერო სტატია:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P.(): ბიოდიზელის სონოქიმიური წარმოების კვლევები კვამლიდან დალექილი ნანოზომის MgO კატალიზატორის გამოყენებით. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 8/ 2, 2013. 89 – 96.

კადმიუმ(II)-თიოაცეტამიდის ნანოკომპოზიტის სინთეზი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
კადმიუმ(II)-თიოაცეტამიდის ნანოკომპოზიტები სინთეზირებულ იქნა პოლივინილალკოჰოლის არსებობისა და არარსებობის პირობებში სონოქიმიური გზით. სონოქიმიური სინთეზისთვის (სონოსინთეზისთვის) 0,532 g კადმიუმ(II)-ის აცეტატის დიჰიდრატი (Cd(CH3COO)2.2H2O), 0,148 g თიოაცეტამიდი (TAA, CH3CSNH2) და 0,664 g კალიუმის იოდიდი (KI) გახსნეს 20mL ორჯერ გამოხდილ დეიონიზებულ წყალში. ეს ხსნარი დამუშავდა მაღალი სიმძლავრის ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი აპარატით UP400S (24 kHz, 400W) ოთახის ტემპერატურაზე 1 საათის განმავლობაში. რეაქციული ნარევის ულტრაბგერითი დამუშავების დროს ტემპერატურა გაიზარდა 70-80degC-მდე, რაც გაზომილ იქნა რკინა–კონსტანტანის თერმოწყვილით. ერთი საათის შემდეგ წარმოიქმნა კაშკაშა ყვითელი ნალექი. ის გამოყვეს ცენტრიფუგირებით (4,000 rpm, 15 min), გარეცხეს ორჯერ გამოხდილი წყლით და შემდეგ აბსოლუტური ეთანოლით ნარჩენი მინარევების მოსაცილებლად და საბოლოოდ გააშრეს ჰაერზე (გამოსავლიანობა: 0,915 g, 68%). დაშლის ტემპერატურა: 200°C. პოლიმერული ნანოკომპოზიტის მოსამზადებლად 1,992 g პოლივინილალკოჰოლი გახსნეს 20 mL ორჯერ გამოხდილ დეიონიზებულ წყალში და შემდეგ დაამატეს ზემოაღნიშნულ ხსნარს. ეს ნარევი ულტრაბგერითი ზონდით UP400S მუშავდებოდა 1 საათის განმავლობაში, რის შედეგადაც წარმოიქმნა კაშკაშა ნარინჯისფერი პროდუქტი.
SEM-ის შედეგებმა აჩვენა, რომ PVA-ს არსებობის პირობებში ნაწილაკების ზომები შემცირდა დაახლოებით 38 nm-დან 25 nm-მდე. შემდეგ ჩვენ მოვახდინეთ სფერული მორფოლოგიის მქონე ჰექსაგონალური CdS ნანონაწილაკების სინთეზი პოლიმერული ნანოკომპოზიტის თერმული დაშლით, წინამორბედად კადმიუმ(II)-თიოაცეტამიდის/PVA-ს გამოყენებით. CdS ნანონაწილაკების ზომა გაიზომა როგორც XRD-ით, ისე SEM-ით და შედეგები ძალიან კარგად ემთხვეოდა ერთმანეთს.
Ranjbar et al. (2013) ასევე აღმოაჩინეს, რომ პოლიმერული Cd(II) ნანოკომპოზიტი არის შესაფერისი წინამორბედი კადმიუმის სულფიდის ნანონაწილაკების მოსამზადებლად საინტერესო მორფოლოგიებით. ყველა შედეგმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი სინთეზი შეიძლება წარმატებით იქნას გამოყენებული, როგორც მარტივი, ეფექტური, იაფი, ეკოლოგიურად სუფთა და ძალიან პერსპექტიული მეთოდი ნანომასშტაბის მასალების სინთეზისთვის, სპეციალური პირობების გარეშე, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურა, ხანგრძლივი რეაქციის დრო და მაღალი წნევა.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): კადმიუმ-თიოაცეტამიდის ნანოკომპოზიტების სინთეზი და დახასიათება. Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO3 – ულტრაბგერითი დაფარვა სტეარინის მჟავით

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ულტრაბგერითი დაფარვა ნანოდალექილი CaCO₃ (NPCC) სტეარინის მჟავით, რათა გაუმჯობესდეს მისი დისპერსია პოლიმერში და შემცირდეს აგლომერაცია. 2g დაუფარავი ნანოზომის დალექილი CaCO₃ (NPCC) დამუშავდა ულტრაბგერითი სონიკატორით UP400S 30ml ეთანოლში. 9 wt% სტეარინის მჟავა გახსნილია ეთანოლში. ეთანოლი სტეარინის მჟავით შემდეგ შერეულია ულტრაბგერით დამუშავებულ სუსპენზიასთან.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S 22mm დიამეტრის სონოტროდით (H22D) და გამაგრილებელი გარსით აღჭურვილი ნაკადური კამერით
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
კოვი, კვტ; აბდულა, EC; Aziz, AR (2009): ულტრაბგერითი ეფექტები ნანო-ნალექიანი CaCO3 სტეარინის მჟავით დაფარვაში. აზია-წყნარი ოკეანის ჟურნალი ქიმიური ინჟინერიის 4/5, 2009. 807-813.

ცერიუმის ნიტრატით დოპირებული სილანი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ცივად ნაგლინი ნახშირბადოვანი ფოლადის ფირფიტები (6,5cm, 6,5cm, 0,3cm; ქიმიურად გაწმენდილი და მექანიკურად გაპრიალებული) გამოიყენებოდა ლითონის სუბსტრატებად. საფარის დატანამდე ფირფიტები ულტრაბგერით გაიწმინდა აცეტონში, შემდეგ კი ტუტე ხსნარით (0,3mol L1 NaOH ხსნარი) 60°C-ზე 10 წთ-ის განმავლობაში. გრუნტად გამოსაყენებლად, სუბსტრატის წინასწარ დამუშავებამდე, ტიპური შემადგენლობა, რომელიც შეიცავდა 50 ნაწილ γ-გლიციდოქსიპროპილტრიმეთოქსისილანს (γ-GPS), განზავდა დაახლოებით 950 ნაწილი მეთანოლით, pH 4,5-ზე (ძმარმჟავით კორექტირებული) და დაყოვნდა სილანის ჰიდროლიზისთვის. ცერიუმის ნიტრატის პიგმენტებით დოპირებული სილანის მომზადების პროცედურა იგივე იყო, იმ განსხვავებით, რომ ცერიუმის ნიტრატის 1, 2, 3 wt% დაემატა მეთანოლის ხსნარს (γ-GPS)-ის დამატებამდე, შემდეგ კი ეს ხსნარი პროპელერული შემრევით ირეოდა 1600 rpm-ზე 30 წთ-ის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე. შემდეგ ცერიუმის ნიტრატის შემცველი დისპერსიები ულტრაბგერით დამუშავდა 30 წთ-ის განმავლობაში 40°C-ზე, გარე გამაგრილებელი აბაზანის გამოყენებით. ულტრაბგერითი დამუშავება ჩატარდა ულტრაბგერითი აპარატით UIP1000hd (1000W, 20 kHz), მიწოდებული ულტრაბგერითი სიმძლავრით დაახლოებით 1 W/mL. სუბსტრატის წინასწარი დამუშავებისას თითოეული ფირფიტა 100 წმ-ის განმავლობაში ირეცხებოდა შესაბამისი სილანის ხსნარით. დამუშავების შემდეგ ფირფიტები ოთახის ტემპერატურაზე 24 საათის განმავლობაში შრებოდა, შემდეგ კი წინასწარ დამუშავებულ ფირფიტებზე დაიტანეს ორკომპონენტიანი, ამინით გამყარებადი ეპოქსიდური საფარი (Epon 828, shell Co.), სველი ფენის 90μm სისქის მისაღებად. ეპოქსიდური საფარით დაფარული ფირფიტები გასამყარებლად დაყოვნდა 1 საათის განმავლობაში 115°C-ზე; ეპოქსიდური საფარის გამყარების შემდეგ მშრალი ფენის სისქე დაახლოებით 60μm იყო.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): ცერიუმის ნიტრატის შემცველი სილანით წინასწარი დამუშავების ელექტროქიმიური გავლენა ეპოქსიდური საფარით დაფარული ფოლადის კათოდური განშრევების მახასიათებლებზე. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

სპილენძ-ალუმინის სტრუქტურები: ფოროვანი Cu-Al სტრუქტურების სინთეზი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ლითონის ოქსიდით სტაბილიზებული ფოროვანი სპილენძ–ალუმინი პროპანის დეჰიდროგენიზაციისთვის პერსპექტიული ახალი ალტერნატიული კატალიზატორია, რომელიც არ შეიცავს კეთილშობილ ან საშიშ ლითონებს. დაჟანგული ფოროვანი Cu–Al შენადნობის (ლითონის ღრუბლის) სტრუქტურა Raney-ის ტიპის ლითონების სტრუქტურის მსგავსია. მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერა მწვანე ქიმიის ინსტრუმენტია ლითონის ოქსიდით სტაბილიზებული ფოროვანი სპილენძ–ალუმინის სტრუქტურების სინთეზისთვის. ისინი იაფია (წარმოების ღირებულება დაახლოებით 3 EUR/ლიტრი) და მეთოდის მასშტაბის გაზრდა მარტივია. ამ ახალ ფოროვან მასალებს (ან „ლითონის ღრუბლებს“) აქვთ შენადნობისგან შემდგარი მოცულობითი ნაწილი და დაჟანგული ზედაპირი და შეუძლიათ პროპანის დეჰიდროგენიზაციის კატალიზება დაბალ ტემპერატურაზე.
კატალიზატორის ულტრაბგერითი მეთოდით მომზადების პროცედურა:
ხუთი გრამი Al–Cu შენადნობის ფხვნილი დისპერგირდა ულტრამაღალი სიწმინდის წყალში (50mL) და ულტრაბგერით დამუშავდა 60 წთ-ის განმავლობაში Hielscher-ის ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი აპარატით UIP1000hd (20kHz, მაქს. გამომავალი სიმძლავრე 1000W). ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობა აღჭურვილი იყო სონოტროდით BS2d22 (წვერის ფართობი 3,8cm²) და ამპლიტუდის გამაძლიერებლით B2–1,2. მაქსიმალური ინტენსივობა გამოითვალა და შეადგინა 57 W/cm² მექანიკური ამპლიტუდით 81μm. დამუშავების დროს ნიმუში გრილდებოდა ყინულის აბაზანაში. დამუშავების შემდეგ ნიმუში გაშრა 120°C-ზე 24 საათის განმავლობაში.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd სონოტროდით BS2d22 და ამპლიტუდის გამაძლიერებლით B2–1,2
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): პროპანის დეჰიდროგენიზაციის ახალი და ეფექტური სპილენძ–ალუმინის კატალიზატორები. Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254-12256.

სპილენძის ფტალოციანინის დეგრადაცია

ულტრაბგერითი გამოყენება:
მეტალოფტალოციანინების დეკოლორიზაცია და დაშლა
სპილენძის ფტალოციანინი ულტრაბგერით დამუშავდა წყალსა და ორგანულ გამხსნელებში გარემოს ტემპერატურასა და ატმოსფერულ წნევაზე, კატალიზური რაოდენობის მჟანგავის თანაობისას, ნაკადური კამერით აღჭურვილი 500W ულტრაბგერითი აპარატის UIP500hd გამოყენებით, სიმძლავრის დონეზე 37–59 W/cm²: 5 mL ნიმუში (100 mg/L), 50 D/D წყალი ქლოროფორმთან და პირიდინთან ერთად ულტრაბგერითი ამპლიტუდის 60%-ზე. რეაქციის ტემპერატურა: 20°C.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP500hd

ოქრო: ოქროს ნანონაწილაკების მორფოლოგიური მოდიფიკაცია

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ოქროს ნანონაწილაკები მორფოლოგიურად იცვლებოდა ინტენსიური ულტრაბგერითი გამოსხივების პირობებში. ოქროს ნანონაწილაკების „ჰანტელის“ მსგავს სტრუქტურად შერწყმისთვის საკმარისად იქნა მიჩნეული 20 წთ-იანი ულტრაბგერითი დამუშავება სუფთა წყალში და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების არსებობის პირობებში. 60 წთ-იანი ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ ოქროს ნანონაწილაკები წყალში იღებენ ჭიის ან რგოლის მსგავს სტრუქტურას. შერწყმული ნანონაწილაკები სფერული ან ოვალური ფორმით ულტრაბგერითი გზით იქმნებოდა ნატრიუმის დოდეცილსულფატის ან დოდეცილამინის ხსნარების არსებობის პირობებში.
ულტრაბგერითი დამუშავების პროტოკოლი:
ულტრაბგერითი მოდიფიკაციისთვის, კოლოიდური ოქროს ხსნარი, რომელიც შედგებოდა წინასწარ მომზადებული ციტრატით დაცული ოქროს ნანონაწილაკებისგან 25nm (± 7nm) საშუალო დიამეტრით, ულტრაბგერითად დამუშავდებოდა დახურულ რეაქტორულ კამერაში (დაახლოებით 50mL მოცულობა). კოლოიდური ოქროს ხსნარი (0,97 mmol·L^-1) ულტრაბგერითად გამოსხივდებოდა მაღალი ინტენსივობით (40 W/cm^-2) Hielscher UIP1000hdT ულტრაბგერითი აპარატის გამოყენებით (20kHz, 1000W), რომელიც აღჭურვილი იყო ტიტანის შენადნობის სონოტროდით BS2d18 (0,7 ინჩი წვერის დიამეტრი), რომელიც ჩაეშვა დაახლოებით 2 cm-ით ულტრაბგერითად დამუშავებული ხსნარის ზედაპირის ქვემოთ. კოლოიდური ოქრო გაზირდებოდა არგონით (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid) 20 წთ. ულტრაბგერითი დამუშავების წინ და მისი განმავლობაში 200 mL·min^-1 სიჩქარით, ხსნარიდან ჟანგბადის მოსაცილებლად. თითოეული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ხსნარის 35-mL პორციას, ტრინატრიუმის ციტრატის დიჰიდრატის დამატების გარეშე, ემატებოდა 15 mL წინასწარ მომზადებული კოლოიდური ოქრო; ნარევში არგონის გაზი ბუშტუკების სახით ტარდებოდა ულტრაბგერით დამუშავებამდე 20 წთ-ის განმავლობაში და დამუშავების დროს.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd სონოტროდით BS2d18 და ნაკადური კამერის რეაქტორით
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
რაძიუკი, დ. გრიგორიევი, დ. ჟანგი, ვ. სუ, დ. მოჰვალდი, ჰ. შჩუკინი, დ. (2010): მომზადებული ოქროს ნანონაწილაკების ულტრაბგერითი დახმარებით შერწყმა. Journal of Physical Chemistry C 114, 2010. 1835–1843.

არაორგანული სასუქი – Cu, Cd და Pb-ის გამოტუტვა ანალიზისთვის

ულტრაბგერითი გამოყენება:
Cu, Cd და Pb-ის ექსტრაქცია არაორგანული სასუქებიდან ანალიზის მიზნით:
სპილენძის, ტყვიისა და კადმიუმის ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის სასუქისა და გამხსნელის ნარევის შემცველი ნიმუშები ულტრაბგერით მუშავდება ისეთი მოწყობილობით, როგორიცაა VialTweeter სონიკატორი არაპირდაპირი ულტრაბგერითი დამუშავებისთვის. სასუქის ნიმუშები ულტრაბგერით მუშავდებოდა 2mL 50% (v/v) HNO₃ თანაობისას, მინის სინჯარებში 3 წუთის განმავლობაში. Cu, Cd და Pb ექსტრაქტები შეიძლება განისაზღვროს ალისებური ატომურ-აბსორბციული სპექტრომეტრიით (FAAS).
რეკომენდებული მოწყობილობა:
VialTweeter
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
ლიმა, AF; რიხტერი, EM; Muñoz, RAA (2011): ალტერნატიული ანალიტიკური მეთოდი ლითონის განსაზღვრისთვის არაორგანულ სასუქებში, ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქციის საფუძველზე. ჟურნალი ბრაზილიის ქიმიური საზოგადოების 22/ 8. 2011. 1519-1524.

ლატექსის სინთეზი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
P(St-BA) ლატექსის მომზადება
პოლი(სტიროლ-r-ბუტილაკრილატის) P(St-BA) ლატექსის ნაწილაკები სინთეზირდა ემულსიური პოლიმერიზაციით, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების DBSA თანაობისას. 1 g DBSA თავდაპირველად გაიხსნა 100mL წყალში სამყელიან კოლბაში და ხსნარის pH დარეგულირდა 2,0-მდე. შერეული მონომერები, 2,80g St და 8,40g BA, ინიციატორთან AIBN (0,168g) ერთად ჩაისხა DBSA-ს ხსნარში. O/W ემულსია მომზადდა მაგნიტური მორევით 1 h-ის განმავლობაში, რასაც მოჰყვა ულტრაბგერითი დამუშავება ყინულის აბაზანაში კიდევ 30 min. ულტრაბგერითი რქით (ზონდით/სონოტროდით) აღჭურვილი სონიკატორის UIP1000hd გამოყენებით. ბოლოს პოლიმერიზაცია ჩატარდა 90degC-ზე ზეთის აბაზანაში 2h-ის განმავლობაში აზოტის ატმოსფეროში.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
პოლი(3,4-ეთილენდიოქსითიოფენ)ეპოლი(სტირონსულფონის მჟავა) (PEDOT:PSS) მიღებული მოქნილი გამტარი ფენების დამზადება არაქსოვილი ქსოვილის სუბსტრატზე. მასალების ქიმია და ფიზიკა 143, 2013. 143-148.
დააწკაპუნეთ აქ ლატექსის ულტრაბგერითი სინთეზის შესახებ მეტი წასაკითხად!

ტყვიის მოცილება (სონო-გამორეცხვა)

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ტყვიის ულტრაბგერითი გამორეცხვა დაბინძურებული ნიადაგიდან:
ულტრაბგერითი გამორეცხვის ექსპერიმენტები ჩატარდა ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორით UP400S, ტიტანის ულტრაბგერითი ღეროთი (დიამეტრი 14mm), რომელიც მუშაობს 20kHz სიხშირეზე. ულტრაბგერითი ღერო (სონოტროდი) კალორიმეტრიულად კალიბრირებული იყო ულტრაბგერითი ინტენსივობით, დაყენებული 51 ± 0,4 W cm^-2 -2 ყველა სონო-გამორეცხვის ექსპერიმენტისთვის. სონო-გამორეცხვის ექსპერიმენტებში ტემპერატურა შენარჩუნებული იყო 25 ± 1°C-ზე ბრტყელძირიანი, თერმოსტატირების პერანგით აღჭურვილი მინის უჯრედის გამოყენებით. ულტრაბგერითი დამუშავებისას ნიადაგის გამოსარეცხად გამოიყენებოდა სამი სისტემა (0,1L): 6 mL 0,3 mol L^-2 -2 მჟავა მჟავას ხსნარის (pH 3,24), 3% (v/v) აზოტმჟავას ხსნარი (pH 0,17) და მჟავა მჟავა/აცეტატის ბუფერი (pH 4,79), მომზადებული 60mL 0f 0,3 mol L^-1 -1 ძმარმჟავას 19 mL 0,5 mol L^-1 -1 NaOH-თან შერევით. სონო-გამორეცხვის პროცესის შემდეგ ნიმუშები გაიფილტრა ფილტრის ქაღალდით, რათა გამონატუტი ხსნარი ნიადაგისგან გამოყოფილიყო, რასაც მოჰყვა ხსნარიდან ტყვიის ელექტროდალექვა და ულტრაბგერით დამუშავებული ნიადაგის დაშლა.
დადასტურდა, რომ ულტრაბგერა არის ღირებული ინსტრუმენტი დაბინძურებული ნიადაგიდან ტყვიის გამორეცხვის გასაძლიერებლად. ულტრაბგერა ასევე ეფექტური მეთოდია ნიადაგიდან გამორეცხვადი ტყვიის თითქმის სრული მოცილებისთვის, რაც იწვევს ბევრად ნაკლებად საშიში ნიადაგის მიღებას.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S სონოტროდით H14
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
სანდოვალ-გონსალესი, ა. სილვა-მარტინსი, ს. Blass-Amador, G. (2007): ულტრაბგერითი გამორეცხვა და ელექტროქიმიური მკურნალობა კომბინირებული ტყვიის მოცილებისთვის ნიადაგისთვის. ჟურნალი ახალი მასალები ელექტროქიმიური სისტემებისთვის 10, 2007. 195-199.

PbS – ტყვიის სულფიდის ნანონაწილაკების სინთეზი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ოთახის ტემპერატურაზე, 0,151 g ტყვიის აცეტატი (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) და 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) დაემატა 5mL იონურ სითხეს, [EMIM] [EtSO₄], და 15mL ორჯერ გამოხდილ წყალს 50mL ჭიქაში, რომელიც 7 min-ის განმავლობაში მუშავდებოდა ულტრაბგერით Hielscher-ის სონიკატორით UP200S. ულტრაბგერითი ზონდის/სონოტროდის S1 წვერი პირდაპირ ჩაეშვა რეაქციის ხსნარში. წარმოქმნილი მუქი ყავისფერი სუსპენზია ცენტრიფუგირდა ნალექის გამოსაყოფად და ორჯერ გაირეცხა, შესაბამისად, ორჯერ გამოხდილი წყლითა და ეთანოლით, რეაქციაში შეუსვლელი რეაგენტების მოსაცილებლად. პროდუქტების თვისებებზე ულტრაბგერის გავლენის შესასწავლად მომზადდა კიდევ ერთი შესადარებელი ნიმუში რეაქციის უცვლელი პარამეტრებით, იმ განსხვავებით, რომ პროდუქტი მიიღეს 24 h-ის განმავლობაში უწყვეტი მორევით, ულტრაბგერითი დასხივების გარეშე.
PbS ნანონაწილაკების მისაღებად შემოთავაზებული იქნა ულტრაბგერით ხელშეწყობილი სინთეზი იონური სითხის წყალხსნარში ოთახის ტემპერატურაზე. ეს ეკოლოგიურად უვნებელი მწვანე მეთოდი ოთახის ტემპერატურაზე მიმდინარეობს, სწრაფია და შაბლონს არ საჭიროებს, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს სინთეზის დროს და თავიდან გვაცილებს რთულ სინთეზურ პროცედურებს. მიღებული ნანოკლასტერები აჩვენებენ დიდ, 3,86 eV-ის ლურჯ წანაცვლებას, რაც შეიძლება აიხსნას ნაწილაკების ძალიან მცირე ზომითა და კვანტური შეზღუდვის ეფექტით.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP200S
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): PbS ნანონაწილაკების მარტივი მიღება და დახასიათება ოთახის ტემპერატურაზე წყლიან [EMIM][EtSO4] იონურ სითხეში ულტრაბგერითი დასხივების გამოყენებით. Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53-56.

რეკომენდებული მოწყობილობა:

ულტრაბგერითი გამოყენება:
როხინამ და სხვ. (2013) გამოიყენეს პერძმარმჟავას (PAA) და ჰეტეროგენული კატალიზატორის (MnO₂) კომბინაცია წყალხსნარში ფენოლის დასაშლელად ულტრაბგერითი დასხივების პირობებში. ულტრაბგერითი დამუშავება ჩატარდა 400W სიმძლავრის ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობით UP400S, რომელსაც შეუძლია მუშაობა უწყვეტად ან იმპულსურ რეჟიმში (ანუ 4 წმ ჩართული და 2 წმ გამორთული) 24 kHz ფიქსირებულ სიხშირეზე. სისტემაში მიწოდებული ჯამური სიმძლავრის, სიმძლავრის სიმკვრივისა და ინტენსივობის გამოთვლილი მნიშვნელობები იყო 20 W, 9,5×10^-2 W/cm^-3, და 14,3 W/cm^-2, შესაბამისად. ფიქსირებული სიმძლავრე გამოიყენებოდა ექსპერიმენტების მთელი განმავლობაში. რეაქტორში ტემპერატურის კონტროლისთვის გამოიყენებოდა ჩაშვებული ცირკულატორის ბლოკი. რეალური ულტრაბგერითი დამუშავების დრო იყო 4 სთ, მიუხედავად იმისა, რომ რეალური რეაქციის დრო იყო 6 სთ პულსური რეჟიმის გამოყენების გამო. ტიპურ ექსპერიმენტში, მინის რეაქტორი შეივსო 100mL ფენოლის ხსნარით (1,05 mM) და კატალიზატორის MnO2 და PAA (2%) შესაბამისი დოზებით, 0–2 g L^-1 და 0–150 ppm, შესაბამისად. ყველა რეაქცია ჩატარდა ნეიტრალურ pH-თან ახლოს, ატმოსფერულ წნევაზე და ოთახის ტემპერატურაზე (22 ± 1 °C).
ულტრაბგერითი დამუშავებით კატალიზატორის ზედაპირის ფართობი 4-ჯერ გაიზარდა სტრუქტურის ცვლილების გარეშე. კატალიზური ციკლების სიხშირეები (TOF) გაიზარდა 7 x 10^-3 მაჩვენებლიდან 12,2 x 10^-3 წთ^-1მაჩვენებლამდე ულტრაბგერის გარეშე მიმდინარე პროცესთან შედარებით. გარდა ამისა, კატალიზატორის მნიშვნელოვანი გამოტუტვა არ დაფიქსირებულა. ფენოლის იზოთერმულმა დაჟანგვამ რეაგენტების შედარებით დაბალი კონცენტრაციების პირობებში აჩვენა ფენოლის მოცილების მაღალი მაჩვენებლები (89%-მდე) რბილ პირობებში. ზოგადად, ულტრაბგერამ დააჩქარა დაჟანგვის პროცესი პირველი 60 წუთის განმავლობაში (ფენოლის მოცილება 70% იყო, ულტრაბგერის გარეშე დამუშავებისას მიღებული 40%-ის წინააღმდეგ).
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Rokhina, E. V.; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): Ultrasound-assisted MnO₂ ფენოლის დეგრადაციისთვის პერძმარმჟავას კატალიზებული ჰომოლიზი: პროცესის ქიმიისა და კინეტიკის შეფასება. Chemical Engineering Journal 221, 2013. 476–486.

ფენოლი: ფენოლის ჟანგვა RuI₃ კატალიზატორის გამოყენებით

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ფენოლის ჰეტეროგენული დაჟანგვა წყალხსნარში RuI₃ წყალბადის ზეჟანგთან (H₂O₂) ერთად: ფენოლის (100 ppm) კატალიზური ჟანგვა RuI₃ კატალიზატორის გამოყენებით შესწავლილი იქნა 100 mL მინის რეაქტორში, რომელიც აღჭურვილი იყო მაგნიტური სარევითა და ტემპერატურის კონტროლერით. რეაქციის ნარევი ირეოდა 800 ბრ/წთ სიჩქარით 1–6 საათის განმავლობაში სრული შერევის, ერთგვაროვანი განაწილებისა და კატალიზატორის ნაწილაკების სრულად შეწონილ მდგომარეობაში შენარჩუნების უზრუნველსაყოფად. ულტრაბგერითი დამუშავების დროს ხსნარის მექანიკური მორევა არ ხდებოდა, რადგან კავიტაციური ბუშტების რხევითა და კოლაფსით გამოწვეული მოძრაობა თავისთავად უზრუნველყოფდა უკიდურესად ეფექტურ შერევას. ხსნარის ულტრაბგერითი დასხივება ხორციელდებოდა ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობით UP400S, რომელსაც შეეძლო მუშაობა უწყვეტად ან იმპულსურ რეჟიმში 24 kHz ფიქსირებულ სიხშირეზე და მაქსიმალური 400W გამომავალი სიმძლავრით.
ექსპერიმენტისთვის, დამუშავების გარეშე დარჩენილი RuI₃ კატალიზატორის სახით (0,5–2 gL^-1) შეიტანეს რეაქციის გარემოში სუსპენზიის სახით, შემდეგ კი შეიტანეს H2O2 (30%, კონცენტრაცია 200–1200 ppm დიაპაზონში).
Rokhina et al. აღმოაჩინეს თავიანთ კვლევაში, რომ ულტრაბგერითმა გამოსხივებამ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა კატალიზატორის ტექსტურული თვისებების მოდიფიკაციაში, წარმოქმნა მიკროპოროვანი სტრუქტურა უფრო მაღალი ზედაპირის ფართობით, როგორც კატალიზატორის ნაწილაკების ფრაგმენტაციის შედეგი. გარდა ამისა, მას ჰქონდა სტიმულირების ეფექტი, ხელს უშლიდა კატალიზატორის ნაწილაკების აგლომერაციას და აუმჯობესებდა ფენოლისა და წყალბადის ზეჟანგის ხელმისაწვდომობას კატალიზატორის აქტიურ ცენტრებთან.
ულტრაბგერით ხელშეწყობილი პროცესის ეფექტურობის ორმაგი ზრდა ულტრაბგერის გარეშე მიმდინარე დაჟანგვის პროცესთან შედარებით განპირობებული იყო კატალიზატორის კატალიზური მოქმედების გაუმჯობესებითა და ისეთი დამჟანგავი ნაწილაკების, როგორიცაა •OH, •HO2 და •I₂ წარმოქმნით წყალბადის ბმების გაწყვეტისა და რადიკალების რეკომბინაციის გზით.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Rokhina, E. V.; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ფენოლის ჰეტეროგენული დაჟანგვა წყალხსნარში პეროქსიდით, რუთენიუმის კატალიზატორის გამოყენებით. Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162–170.

PLA-ით დაფარული Ag/ZnO ნაწილაკები

ულტრაბგერითი გამოყენება:
Ag/ZnO ნაწილაკების PLA-ით დაფარვა: PLA-ით დაფარული Ag/ZnO მიკრო- და სუბმიკრონული ნაწილაკები მომზადდა გამხსნელის აორთქლების მეთოდით, ემულსიიდან „ზეთი წყალში“. ეს მეთოდი განხორციელდა შემდეგნაირად. თავდაპირველად, 400 mg პოლიმერი გაიხსნა 4 ml ქლოროფორმში. პოლიმერის მიღებული კონცენტრაცია ქლოროფორმში იყო 100 mg/ml. შემდეგ პოლიმერის ხსნარი ემულსირდა სხვადასხვა სურფაქტანტული სისტემის წყალხსნარში (ემულგატორი, PVA 8-88) ჰომოგენიზატორით უწყვეტი მორევის პირობებში, მორევის სიჩქარით 24,000 rpm. ნარევს ურევდნენ 5 min. განმავლობაში და ამ პერიოდში წარმოქმნილ ემულსიას აცივებდნენ ყინულით. სურფაქტანტის წყალხსნარსა და PLA-ს ქლოროფორმში ხსნარს შორის თანაფარდობა იდენტური იყო ყველა ექსპერიმენტში (4:1). შემდეგ მიღებული ემულსია ულტრაბგერით დამუშავდა ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი მოწყობილობით UP400S (400W, 24kHz) 5 min. განმავლობაში, ციკლით 0,5 და ამპლიტუდით 35%. ბოლოს მომზადებული ემულსია გადაიტანეს ერლენმეიერის კოლბაში, ურევდნენ და შემცირებული წნევის პირობებში ემულსიიდან აორთქლებდნენ ორგანულ გამხსნელს, რასაც საბოლოოდ ნაწილაკების სუსპენზიის წარმოქმნა მოჰყვა. გამხსნელის მოცილების შემდეგ სუსპენზია სამჯერ ცენტრიფუგირდა ემულგატორის მოსაცილებლად.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): Poly (L-Lactic Acid) Coated Microwave Synthesized Hybrid Antibacterial Particles. Nanocon 2011.

პოლიანილინის კომპოზიტი

ულტრაბგერითი გამოყენება:
წყალზე დაფუძნებული თვითდოპირებული ნანო პოლიანილინის (SPAni) კომპოზიტის (Sc-WB) მომზადება
წყალზე დაფუძნებული SPAni კომპოზიტის მოსამზადებლად, 0,3 gr SPAni, რომელიც სინთეზირდა ScCO2 გარემოში in-situ პოლიმერიზაციის გამოყენებით, გაიზავა წყალში და დამუშავდა ულტრაბგერით 2 წუთის განმავლობაში 1000W ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორით UIP1000hd. შემდეგ, სუსპენზიის პროდუქტი ჰომოგენიზირდა 125 gr წყალზე დაფუძნებული გამამაგრებელი მატრიცის დამატებით 15 min. განმავლობაში და საბოლოო ულტრაბგერითი დამუშავება განხორციელდა გარემო ტემპერატურაზე 5 min. განმავლობაში.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UIP1000hd
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
ბაგერზადე, მ.რ.; მუსავინეჟად, თ.; აქბარინეჟადი, ე.; Ghanbarzadeh, A. (2013): ScCO2 გარემოში სინთეზირებული თვითდოპირებული ნანოპოლიანილინის შემცველი წყალზე დაფუძნებული ეპოქსიდური საფარის დამცავი მოქმედება. 2013 წელი.

პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადები: ნაფთალენის, აცენაფთილენისა და ფენანტრენის სონოქიმიური დაშლა

ულტრაბგერითი გამოყენება:
პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადების (PAHs) – ნაფთალენის, აცენაფთილენისა და ფენანტრენის – წყალში სონოქიმიური დაშლისთვის ნიმუშების ნარევები დამუშავდა ულტრაბგერით 20◦C-ზე, თითოეული სამიზნე PAH-ის 50 µg/l კონცენტრაციით (საწყისი ჯამური კონცენტრაცია 150 µg/l). ულტრაბგერითი დამუშავება განხორციელდა ზონდური ტიპის ულტრაბგერითი აპარატით UP400S (400W, 24kHz), რომელსაც შეუძლია მუშაობა როგორც უწყვეტ, ისე იმპულსურ რეჟიმში. UP400S ულტრაბგერითი აპარატი აღჭურვილი იყო ტიტანის ზონდით H7, 7 mm დიამეტრის წვერით. რეაქციები ჩატარდა 200 mL ცილინდრულ მინის რეაქციულ ჭურჭელში, რომლის ზედა ნაწილში დამაგრებული იყო ტიტანის ზონდი; ჭურჭელი ჰერმეტულად იყო დახურული O-რგოლებისა და Teflon-ის სარქვლის გამოყენებით. რეაქციის ჭურჭელი მოთავსებული იყო წყლის აბაზანაში პროცესის ტემპერატურის კონტროლისთვის. ნებისმიერი ფოტოქიმიური რეაქციის თავიდან ასაცილებლად ჭურჭელი დაფარული იყო ალუმინის ფოლგით.
ანალიზის შედეგებმა აჩვენა, რომ PAHs-ის კონვერსია იზრდება ულტრაბგერითი დამუშავების ხანგრძლივობის ზრდასთან ერთად.
ნაფთალენისთვის, ულტრაბგერითი დახმარებით მიღებული კონვერსია (ულტრაბგერის სიმძლავრე დაყენებული იყო 150W-ზე) გაიზარდა 77,6%-დან, რომელიც მიღწეული იყო 30 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ, 84,4%-მდე 60 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ.
აცენაფთილენისთვის, ულტრაბგერითი დახმარებით მიღებული კონვერსია (ულტრაბგერის სიმძლავრე დაყენებული იყო 150W-ზე) გაიზარდა 77,6%-დან, რომელიც მიღწეული იყო 30 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ 150W ულტრაბგერის სიმძლავრით, 84,4%-მდე 60 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ 150W ულტრაბგერით, გაიზარდა 80,7%-დან, რომელიც მიღწეული იყო 30 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ 150W ულტრაბგერის სიმძლავრით, 96,6%-მდე 60 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ.
ფენანტრენისთვის, ულტრაბგერითი დახმარებით მიღებული კონვერსია (ულტრაბგერის სიმძლავრე დაყენებული იყო 150W-ზე) გაიზარდა 73,8%-დან, რომელიც მიღწეული იყო 30 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ, 83,0%-მდე 60 წთ ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ.
დაშლის ეფექტურობის გასაზრდელად, წყალბადის ზეჟანგი შეიძლება უფრო ეფექტურად იქნას გამოყენებული, როდესაც ემატება რკინის(II) იონი. ნაჩვენები იყო, რომ რკინის(II) იონის დამატებას აქვს სინერგეტიკული ეფექტები, რომლებიც იმიტირებენ Fenton-ის მსგავს რეაქციას.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP400S H7-ით
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
ფსილაკისი, ე. გულა, გ. კალოგერაკისი, ნ. Mantzavinos, D. (2004): პოლიციკლური არომატული ნახშირწყალბადების დეგრადაცია წყალხსნარებში ულტრაბგერითი დასხივებით. Journal of Hazardous Materials B108, 2004. 95–102.

ოქსიდური ფენის მოცილება სუბსტრატებიდან

ულტრაბგერითი გამოყენება:
Cu სუბსტრატებზე CuO ნანომავთულების გაზრდამდე სუბსტრატის მოსამზადებლად Cu ზედაპირზე ბუნებრივად წარმოქმნილი ოქსიდური ფენა მოაცილეს ნიმუშის ულტრაბგერითი დამუშავებით 0,7 M მარილმჟავაში 2 min. განმავლობაში Hielscher UP200S-ის გამოყენებით. ნიმუში ულტრაბგერით გაიწმინდა აცეტონში 5 min. განმავლობაში ორგანული დამაბინძურებლების მოსაცილებლად, საფუძვლიანად გაირეცხა დეიონიზებული (DI) წყლით და გაშრა შეკუმშული ჰაერით.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP200S ან UP200St
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
მაშოკი, მ.; იუ, კ.; კუი, ს.; მაო, ს.; ლუ, გ.; Chen, J. (2012): CuO ნანომავთულების აირის სენსორული თვისებების მოდულაცია მათ ზედაპირებზე დისკრეტული ნანოზომის p−n გადასვლების შექმნის გზით. ACS Applied Materials & Interfaces 4, 2012. 4192−4199.

ვოლტამეტრიული ექსპერიმენტები

ულტრაბგერითი გამოყენება:
ულტრაბგერით გაძლიერებული ვოლტამეტრიული ექსპერიმენტებისთვის გამოყენებული იყო Hielscher-ის 200 ვატიანი ულტრაბგერითი აპარატი UP200S, აღჭურვილი მინის სონოტროდით (13-mm დიამეტრის წვერით). ულტრაბგერა გამოიყენებოდა 8 W/cm^–2.
წყალხსნარებში ნანონაწილაკების დიფუზიის დაბალი სიჩქარისა და თითოეულ ნანონაწილაკზე რედოქს-ცენტრების დიდი რაოდენობის გამო, ნანონაწილაკების უშუალოდ ხსნარის ფაზაში ჩატარებულ ვოლტამპერომეტრიაში ადსორბციის ეფექტები ჭარბობს. იმისათვის, რომ ნანონაწილაკები აღმოჩენილი იქნეს ადსორბციით გამოწვეული დაგროვების გარეშე, საჭიროა შეირჩეს ექსპერიმენტული მიდგომა, რომელიც ითვალისწინებს (i) ნანონაწილაკების საკმარისად მაღალ კონცენტრაციას, (ii) მცირე ელექტროდებს სიგნალისა და ფონის შეფარდების გასაუმჯობესებლად, ან (iii) მასის ძალიან სწრაფ გადატანას.
ამიტომ, მაკენზი და სხვ. (2012) იყენებდნენ მძლავრ ულტრაბგერას ნანონაწილაკების მასის გადატანის სიჩქარის მკვეთრად გასაზრდელად ელექტროდის ზედაპირისკენ. მათ ექსპერიმენტულ სქემაში ელექტროდი პირდაპირ ექვემდებარება მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ელექტროდსა და სონოტროდს შორის 5 mm მანძილით და 8 W/cm^–2 ულტრაბგერითი დამუშავების ინტენსივობით, რაც იწვევს აღრევას და კავიტაციურ გაწმენდას. სატესტო რედოქს-სისტემა, Ru(NH3)₆³⁺ -ის ერთელექტრონიანი აღდგენა წყალხსნარში 0,1 M KCl-ში, გამოიყენებოდა ამ პირობებში მიღწეული მასის გადატანის სიჩქარის კალიბრაციისთვის.
რეკომენდებული მოწყობილობა:
UP200S ან UP200St
ლიტერატურა/ სამეცნიერო ნაშრომი:
McKenzie, K. J.; Marken, F. (2001): ნანონაწილაკოვანი Fe2O3-ის პირდაპირი ელექტროქიმია წყალხსნარში და კალით დოპირებული ინდიუმის ოქსიდის ზედაპირზე ადსორბირებულ მდგომარეობაში. Pure Applied Chemistry, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები სონოქიმიური რეაქციებისთვის ლაბორატორიულიდან სამრეწველო მასშტაბამდე

Hielscher გთავაზობთ ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების სრულ სპექტრს, ხელში დასაჭერი ლაბორატორიული ჰომოგენიზატორიდან დიდი მოცულობის ნაკადებისთვის განკუთვნილ სამრეწველო ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებამდე. ულტრაბგერითი პროცესის ტესტირების, R&D-ისა და ოპტიმიზაციის დროს მცირე მასშტაბზე მიღებული ყველა შედეგი შეიძლება ხაზოვნად მასშტაბირდეს სრულ კომერციულ წარმოებამდე. Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები საიმედოა, მდგრადი და შექმნილია 24/7 მუშაობისთვის.
გვკითხეთ, როგორ შეაფასოთ, ოპტიმიზაცია გაუკეთოთ და გაზარდოთ თქვენი პროცესის მასშტაბი! სიამოვნებით დაგეხმარებით ყველა ეტაპზე – პირველი გამოცდებიდან და პროცესის ოპტიმიზაციიდან თქვენს სამრეწველო საწარმოო ხაზზე დანადგარის დამონტაჟებამდე!