បច្ចេកវិទ្យាអ៊ុលត្រាសោនហេលស៊ឺរ។

Sonocatalysis – Catalysis ជំនួយ Ultrasonically

Ultrasonication ប៉ះពាល់ដល់ប្រតិកម្មកាតាលីករក្នុងកំឡុងពេល catalysis ដោយការបញ្ជូនដ៏ធំនិងការបញ្ចូលថាមពល។ នៅក្នុង catalysis វិសភាគ, ដែលជាកន្លែងដែលសារធាតុគឺស្ថិតនៅក្នុងដំណាក់កាលផ្សេងគ្នាទៅនឹងប្រតិកម្មនេះ, dispersion ultrasonic បង្កើនតំបន់ផ្ទៃដែលអាចរកបានដើម្បី reactants នេះ។

សាវតារបស់សុនតូតាត្រុវ

Catalysis គឺជាដំណើរការដែលមានអត្រាមួយ ប្រតិកម្មគីមីត្រូវបានកើនឡើង (ឬថយចុះ) ដោយមធ្យោបាយនៃកាតាលីករមួយ។ ការផលិតសារធាតុគីមីជាច្រើនពាក់ព័ន្ធនឹងកាម៉ាឡា។ ឥទ្ធិពលទៅលើអត្រាប្រតិកម្មគឺអាស្រ័យលើភាពញឹកញាប់នៃការទាក់ទងរបស់អាតូមក្នុងជំហានកំណត់អត្រា។ ជាទូទៅកាតាលីករបង្កើនអត្រាប្រតិកម្មនិងបន្ថយថាមពលសកម្មភាពដោយផ្តល់នូវវិធីប្រតិកម្មជំនួសទៅនឹងផលិតផលប្រតិកម្ម។ ចំពោះបញ្ហានេះកោសិកាប្តេជ្ញាមានប្រតិកម្មមួយឬច្រើនដើម្បីបង្កើតជាអន្ដរកម្មដែលជាបន្តបន្ទាប់ផ្តល់នូវផលិតផលចុងក្រោយ។ ជំហានទីពីរបង្កើតសារធាតុឡើងវិញ។ តាម ការបន្ថយថាមពលសកម្មការប៉ះទង្គិចម៉ូលេគុលកាន់តែច្រើនមានថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីឈានទៅដល់ស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរ។ ក្នុងករណីខ្លះវត្ថុធាតុដើមត្រូវបានគេប្រើផ្លាស់ប្តូរការជ្រើសរើសប្រតិកម្មគីមីមួយ។

Sonocatalysis: Diagram illustrates the effect of a catalyst in a chemical reaction X+Y to produce Z នេះ ដ្យាក្រាម ទៅខាងស្តាំបង្ហាញពីផលប៉ះពាល់នៃសារធាតុនៅក្នុងប្រតិកម្មគីមី X + Y ដើម្បីផលិត Z. សារធាតុនេះផ្តល់នូវផ្លូវជំនួសមួយទៀត (ពណ៌បៃតង) ដែលមានថាមពលទាប Ea ។

ផលប៉ះពាល់នៃការ Ultrasonication

រលកសូរស័ព្ទនៅក្នុងអង្គធាតុរាវមានចំនួនប្រហាក់ប្រហែល។ ពី ១១០ ដល់ ០,១៥ ម។ មសម្រាប់ប្រេកង់ចន្លោះពី ១៨kHz និង ១០MHz ។ នេះគឺខ្ពស់ជាងវិមាត្រម៉ូលេគុល។ ចំពោះហេតុផលនេះមិនមានការផ្គូផ្គងដោយផ្ទាល់នៃសូរស័ព្ទជាមួយម៉ូលេគុលនៃប្រភេទគីមីទេ។ ផលប៉ះពាល់នៃការធ្វើអេកូស័រគឺដល់កំរិតធំមួយដែលជាលទ្ធផលនៃឯកសារ ultrasonic cavitation នៅក្នុងរាវ។ ដូច្នេះ, catalysis ជួយ ultrasonically តម្រូវឱ្យយ៉ាងហោចណាស់មួយ reagent ដើម្បីឱ្យមាននៅក្នុងដំណាក់កាលរាវ។ Ultrasonication រួមចំណែកដល់ catalysis heterogeneous និង homogeneous នៅក្នុងវិធីជាច្រើន។ ផលប៉ះពាល់បុគគលអាចត្រូវបានលើកកម្ពស់ឬកាត់បន្ថយការសម្របសម្រួលអំព្លីទីតនិងបរិមាណសម្ពាធរាវ។

Ultrasonic បែកខ្ចាត់ខ្ចាយនិង Emulsifying

ប្រតិកម្មគីមីពាក់ព័ន្ធនឹងប្រតិកម្មនិងកាតាលីករដែលមានច្រើនជាងមួយដំណាក់កាល (ការឆ្លុះបញ្ចាំងពីតំណពូជ) ត្រូវបានកំណត់ចំពោះព្រំដែនដំណាក់កាលព្រោះនេះជាកន្លែងតែមួយដែលកន្លែងមានប្រតិកម្មនិងកាតាលីករមានវត្តមាន។ ការលាតត្រដាងនៃប្រតិកម្មនិងកត្តាជំរុញដល់គ្នាទៅវិញទៅមកគឺក កត្តាសំខាន់សម្រាប់ប្រតិកម្មគីមីច្រើនដំណាក់កាល។ សម្រាប់ហេតុផលនេះតំបន់ផ្ទៃនៃព្រំប្រទល់បែរជាមានឥទ្ធិពលចំពោះអត្រាគីមីនៃប្រតិកម្ម។

ក្រាហ្វិកបង្ហាញពីភាពជាប់ទាក់ទងគ្នារវាងទំហំភាគល្អិតនិងផ្ទៃផែនដីUltrasonication គឺជាមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធិភាពខ្លាំងណាស់សម្រាប់ បែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃសំណល់រឹង និងសម្រាប់ emulsification នៃអង្គធាតុរាវ។ ដោយកាត់បន្ថយទំហំភាគល្អិត / ដំណក់ទឹកផ្ទៃដីសរុបនៃព្រំដែនដំណាក់កាលកើនឡើងក្នុងពេលតែមួយ។ ក្រាហ្វិចនៅខាងឆ្វេងបង្ហាញពីការជាប់ទាក់ទងគ្នារវាងទំហំភាគល្អិតនិងផ្ទៃផ្ទៃក្នុងករណីមានភាគល្អិតស្វ៊ែររឺដំណក់ទឹក (ចុចសម្រាប់ទិដ្ឋភាពធំជាង!) ។ នៅពេលដែលផ្ទៃព្រំប្រទល់តំណាក់កាលមានការកើនឡើងដូច្នេះអត្រាប្រតិកម្មគីមី។ សម្រាប់សមា្ភារៈជាច្រើន cavitation ultrasonic អាចធ្វើឱ្យភាគល្អិតនិងដំណក់ទឹកនៃ ទំហំដ៏ល្អណាស់ – ជាញឹកញាប់យ៉ាងខ្លាំងខាងក្រោម 100 nanometers។ ប្រសិនបើការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយឬ emulsion យ៉ាងហោចណាស់មានស្ថេរភាពបណ្តោះអាសន្ន, កម្មវិធីនៃ ultrasonics អាចត្រូវបានទាមទារតែនៅដំណាក់កាលដំបូង នៃប្រតិកម្មគីមី។ reactor ultrasonic ក្នុងតួសម្រាប់ការលាយដំបូងនៃ reagents និងកាតាលីករអាចបង្កើតបំណែកទំហំតូច / ដំណក់ទឹកក្នុងរយៈពេលខ្លីនិងនៅអត្រាខ្ពស់លំហូរ។ វាអាចត្រូវបានអនុវត្តសូម្បីតែប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយដែលមាន viscous ខ្ពស់។

សេវាផ្ទេរប្រាក់ច្រើន

សារធាតុ emulsionនៅពេលប្រតិកម្មម្តងទៀតនៅព្រំដែនដំណាក់កាលផលិតផលនៃប្រតិកម្មគីមីកកកុញនៅលើផ្ទៃទំនាក់ទំនង។ នេះរារាំងម៉ូលេគុល reagent ផ្សេងទៀតពីការធ្វើអន្តរកម្មនៅព្រំដែនដំណាក់កាលនេះ។ កម្លាំងកាត់មេកានិចដែលបណ្តាលមកពីការស្ទ្រីមយន្ដហោះនិងលំហូរសូរស័ព្ទដែលបណ្តាលមកពីលំហូរច្របូកច្របល់និងការដឹកជញ្ជូនសម្ភារៈពីនិងផ្ទៃបំណែកឬដំណក់ទឹក។ ក្នុងករណីដំណក់ទឹកការកាត់ខ្ពស់អាចបណ្តាលឱ្យមានពន្លឺនិងការបង្កើតដំណក់ថ្មី។ នៅពេលដែលប្រតិកម្មគីមីវិវត្តទៅតាមពេលវេលាការចាក់ម្ជុលវិទ្យាសាស្ត្រម្តងហើយម្តងទៀតឧទាហរណ៍ពីរដំណាក់កាលឬការធ្វើម្តងទៀតអាចត្រូវបានទាមទារ បង្កើនការប៉ះពាល់នៃប្រតិកម្ម

បញ្ចូលថាមពល

cavitation Ultrasonic គឺជាវិធីតែមួយគត់ដើម្បី ដាក់ថាមពលចូលទៅក្នុងប្រតិកម្មគីមី។ ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃយន្ដហោះរាវល្បឿនលឿនសម្ពាធខ្ពស់ (>1000atm) និងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (>5000K), កំដៅដ៏ធំសម្បើមនិងអត្រាត្រជាក់ (>109Ks-1) កើតឡើងក្នុងកំឡុងពេលប្រមូលផ្តុំក្នុងកំឡុងពេលនៃការបង្ហាប់នៃពពុះវីតាមីន cavitational ។ Kenneth Suslick និយាយថា: “Cavitation គឺជាវិធីសាស្រ្តដ៏អស្ចារ្យមួយក្នុងការប្រមូលផ្តុំថាមពលនៃសំលេងទៅជាទំរង់ដែលអាចប្រើបានតាមបែបគីមី។”

បង្កើនសកម្មភាពឡើងវិញ

សំណឹក Cavitational លើផ្ទៃភាគល្អិត បង្កើតផ្ទៃប្រតិកម្មខ្ពស់ដែលមិនមានលក្ខណៈបត់បែន។ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់និងសម្ពាធបរិយាកាសខ្ពស់មានរយៈពេលខ្លី decomposition ម៉ូលេគុលនិងបង្កើនប្រតិកម្ម នៃប្រភេទគីមីជាច្រើន។ ការសាយភាយ ultrasonic អាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការរៀបចំនៃកាតាលីករឧទាហរណ៍ដើម្បីផលិតសរុបនៃភាគល្អិតទំហំពិន័យ។ នេះបង្កើតកាតាលីករ amorphous ភាគល្អិតនៃផ្ទៃជាក់លាក់ខ្ពស់ តំបន់។ ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធទាំងមូលនេះសារធាតុទាំងនេះអាចត្រូវបានបំបែកចេញពីផលិតផលប្រតិកម្ម (ឧទាហរណ៍ដោយការច្រោះ) ។

សំអាត Ultrasonic

ជាញឹកញាប់ catalysis ពាក់ព័ន្ធនឹងផលិតផលដែលមិនចង់បានការចម្លងរោគឬភាពមិនបរិសុទ្ធនៅក្នុង reagents នេះ។ នេះអាចនាំឱ្យមានការរិចរិលនិងការបំពុលលើផ្ទៃនៃកាតាលីកររឹង។ ហ្វុងលីកាត់បន្ថយផ្ទៃកាតាលីករដែលប្រឈមមុខហើយដូច្នេះកាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាពរបស់វា។ វាមិនចាំបាច់ត្រូវបានយកចេញទាំងក្នុងកំឡុងពេលដំណើរការឬក្នុងចន្លោះពេលកែឆ្នៃដោយប្រើសារធាតុគីមីកែច្នៃផ្សេងទៀតទេ។ Ultrasonication គឺជាមធ្យោបាយដ៏មានប្រសិទ្ធិភាពទៅ កាតាលីករស្អាតឬជួយដំណើរការកែច្នៃសារធាតុ។ ការសម្អាត Ultrasonic គឺប្រហែលជាកម្មវិធីដែលត្រូវបានគេស្គាល់និងទូទៅបំផុតនៃ ultrasonics ។ ការប៉ះទង្គិចនៃយន្ដហោះរាវ cavitational និងរលកឆក់រហូតដល់ទៅ 104បរិយាកាសអាចបង្កើតកងកម្លាំងកាត់តាមតំបន់សំណឹកនិងការរាស់ផ្ទៃ។ សម្រាប់ភាគល្អិតទំហំពិន័យការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងបំណែកតូចៗបានបណ្តាលឱ្យមានសំណឹកដីនិងសូម្បីតែ កិននិងកិន។ ការប៉ះទង្គិចទាំងនេះអាចបណ្តាលឱ្យមានសីតុណ្ហភាពអន្តរកាលនៃការផ្លាស់ប្តូរក្នុងតំបន់នៃការប្រព្រឹត្ដ។ 3000K ។ Suslick បានបង្ហាញថា ultrasonication មានប្រសិទ្ធិភាព យកថ្នាំកូតអុកស៊ីតលើផ្ទៃ។ ការដកយកចេញនៃថ្នាំកូតដែលជក់ចិត្តបែបនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវអត្រាប្រតិកម្មសម្រាប់ភាពខុសគ្នាធំ ៗ នៃប្រតិកម្ម។Suslick 2008) ។ កម្មវិធីនៃការ ultrasonics បានជួយបន្ថយបញ្ហា fouling នៃកាតាលីករបំបែកដ៏រឹងមាំក្នុងអំឡុងពេល catalysis និងរួមចំណែកដល់ការសំអាតក្នុងកំឡុងពេលដំណើរការកែច្នៃកាតាលីករ។

ឧទាហរណ៏នៃការ Catalysis Ultrasonic

មានឧទាហរណ៍ជាច្រើនសម្រាប់ catalysis ជំនួយ ultrasonically និងសម្រាប់ការរៀបចំ ultrasonic នៃកាតាលីករកមិត្តសញ្ញា។ យើងសូមផ្តល់អនុសាសន៍ Sonocatalysis អត្ថបទដោយ Kenneth Suslick សម្រាប់ការណែនាំដ៏ទូលំទូលាយ។ Hielscher ផ្គត់ផ្គង់ reactors ultrasonic សម្រាប់ការរៀបចំកាតាលីករឬ catalysis, ម៉ាស៊ីនបូមជីវឧស្ម័នដូចជា transesterification កាតាលីករសម្រាប់ការផលិតនៃការ methylesters (ពោលគឺ methylester ខ្លាញ់ = biodiesel)

ឧបករណ៍ Ultrasonic សម្រាប់ Sonocatalysis

Ultrasonic រ៉េអាក់ទ័រ ultrasonic 7 x 1 គីឡូវ៉ាត់ដំណើរការ UIP1000hdHielscher ផលិតឧបករណ៍ ultrasonic សម្រាប់ប្រើនៅ មាត្រដ្ឋានណាមួយ និងសម្រាប់មួយ ភាពខុសគ្នានៃដំណើរការ។ នេះរួមបញ្ចូលទាំង sonication មន្ទីរពិសោធន៍ នៅក្នុងចានតូចក៏ដូចជា reactors ឧស្សាហកម្មនិងកោសិកាលំហូរ។ សម្រាប់ការធ្វើតេស្តដំណាក់កាលដំបូងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ខ្នាត UP400S (400 វ៉ាត់) គឺសមរម្យណាស់។ វាអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ដំណើរការបាច់ក៏ដូចជាសម្រាប់ការ sonication ក្នុងតួ។ សម្រាប់ការធ្វើតេស្តដំណើរការនិងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពមុនពេលបង្កើនទំហំយើងសូមណែនាំប្រើ UIP1000hd (1000 វ៉ាត់)ខណៈដែលគ្រឿងបន្លាស់ទាំងនេះអាចផ្លាស់ប្តូរបានហើយលទ្ធផលត្រូវបានធ្វើមាត្រដ្ឋានលីនេអ៊ែរទៅនឹងសមត្ថភាពធំជាង។ សម្រាប់ការផលិតខ្នាតពេញលេញដែលយើងផ្តល់ជូននូវឧបករណ៍ ultrasonic រហូតដល់ទៅ 10kW និង 16 គ។ ស អំណាច ultrasonic ។ ចង្កោមនៃគ្រឿងទាំងនេះជាច្រើនផ្តល់នូវសមត្ថភាពកែច្នៃខ្ពស់។

យើងនឹងរីករាយក្នុងការគាំទ្រដំណើរការសាកល្បងរបស់អ្នកបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនិងពង្រីក។ និយាយជាមួយយើង អំពីឧបករណ៍សមរម្យឬ ទស្សនាមន្ទីរពិសោធន៍ដំណើរការរបស់យើង

ស្នើសុំពច្រើនទៀត!

សូមបំពេញទំរង់បែបបទនេះដើម្បីស្នើសុំព័ត៌មានបន្ថែមអំពីការបង្កើត sonocatalysis និងការជួយដល់ការវេចខ្ចប់ដោយជំនួយការដោយប្រើសំលេង។









សូមចំណាំរបស់យើង គោលការណ៍​ភាព​ឯកជន


អក្សរសិល្ប៍លើ Sonocatalysis និង Catalysis ជំនួយ Ultrasonically

Suslick ឃេរបស់ S .; Didenko, អ៊ី .; ហ្វាងអិម M បាន .; Hyeon ក្រុមហ៊ុន T .; Kolbeck, ឃេ J, .; McNamara បានបាត់បង់, ដបុលយូខ III បាន; Mdleleni, លោក M. M បាន .; លោក Wong, លោក M. (1999): សូរស័ព្ទ cavitation និងផលវិបាកគីមី, នៅក្នុង: លោក Phil ។ ឆ្លងកាត់។ លោក Roy ។ ខេត្ត Soc ។ មួយ, 1999, 357, 335-353 ។

Suslick, KS; Skrabalak, SE (2008): “Sonocatalysis” នៅក្នុងសៀវភៅដៃនៃ Catalysis Heterogeneous, vol ។ 4; Ertl, G; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, J. , Eds .; Wiley-VCH: Weinheim, ឆ្នាំ 2008, ទំព័រ 2006-2017 ។