Hielscher Ultraschall Technologie

Sonochemical Reaction and Synthesis

Sonochemistry ass d'Applikatioun vum Ultraschall zu chemesche Reaktiounen a Prozesser. De Mechanismus déi sonochemesch Effekter an de Flëssegkeete verursaacht ass de Phänomen vum akustesche Kavitationen.

Hielscher ultrasonic Labo an industriellen Apparater ginn an enger breeder Palette vun sonochemesche Prozesser benotzt. Ultrasonic Kavitatioun verstäerkt a beschleeft chemesch Reaktiounen wéi Synthese a Katalyse.

Sonochemikal Reaktiounen

Déi folgend sonochemesch Effekter kënnen an de chemesche Reaktiounen a Prozesser observéiert ginn:

  • d'Reaktiounsstabilitéit erhéijen
  • Zuel vun der Reaktiounsausgab
  • méi efficace Energieverbrauch
  • sonochemesch Methoden zum Ëmschalten vun der Reaktioun Bunn
  • d'Verbesserung vun der Performance vu Phasentransfer Katalysatoren
  • Vermeit vu Phasentransfer Katalysatoren
  • Gebrauch vu Roh oder technesche Reagenz
  • Aktivatioun vu Metallen a Feststoff
  • Zuel vun der Reaktivitéit vun Reagentien oder Katalysatoren (Klickt hei fir méi iwwer Ultraschall assistéiert Katalysis ze liesen) Fir
  • Verbesserung vun der Partikelsynthese
  • Beschreiwung vun Nanopartikel

Ultraschall Kavitationen zu Liquiden

Kavitation, dat ass d'Formation, d'Wuesstem an d'implosiv Kraaft vu Blasen an enger Flësseg. Cavitational Kollaps produzéiert intens lokal Heizung (~ 5000 K), héicht Drëpsen (~ 1000 Atm) an enorme Heizheizungs- a Kältegeschwindegkeet (>109 K / sec) a flëssege Stroum (~ 400 km / h). (Suslick 1998) Fir

Kavitebubbles si Vakuumbéi. D'Vakuum ass duerch eng séier bewegt Uewerfläch op enger Säit an eng Inert Flëssegkeet op der anerer. Déi entstinn Drockdifferenzen déngen d'Kohäsioun an d'Adhäsiounskräften innerhalb der Liquiditéit ze iwwerwannen.

Kavitation kann op verschidde Manéiere produzéiert ginn, wéi Venturi Düsen, Hochdruckdüsen, High-Speed-Rotatioun oder Ultraschallwandler. An all déi Systemer gëtt d'Input-Energie ëm Reibung, Turbulenzen, Wellen a Kavitation transforméiert. D'Fraktioun vun der Input Energie, déi an Kavitation ëmgewandelt gëtt, hängt vu verschiddene Faktoren, déi d'Bewegung vun der Kavitation generéieren Ausrüstung an der Flëssegkeet beschreift.

D'Intensitéit vun der Beschleunegung ass ee vun de wichtegsten Faktoren, déi d'efficace Transformation vun Energie an Kavitation beaflossen. Méi héije Beschleunigung huet méi héicht Drockunterschiede. Dëst verbessert d'Wahrscheinlechkeet fir d'Erschaaft vu Vakuumbéierungen ze erhéijen anstatt datt d'Wellen aus der Flëssegau ze verbrennen. Dofir ass de méi héije Beschleunigung de méi héicht den Deel vun der Energie, déi zu Kavitation ëmgewandelt gëtt. Am Fall vun engem Ultraschallwandler gëtt d'Intensitéit vun der Beschleunigung duerch d'Amplitude vun der Oszillatioun beschriwwe.

Héich Amplituden erreecht eng méi effektiv Schafung vu Kavitationen. Déi industriell Apparaten vun Hielscher Ultrasonics kënnen Amplituden vun bis zu 115 μm erstellen. Dës héich Amplituden erlaben eng Héichkraft-Transmissioun, wat en anert dréit eng grouss Dichtbarkeet vun bis zu 100 W / cm³.

Zousätzlech zur Intensitéit muss d'Flëssegkeet op eng Manéier beschleunegt ginn fir minimale Verloscht am Hibléck op Turbulenzen, Reibung an der Welle Generatioun ze maachen. Dofir ass déi optimal Manéier eng unilateral Bewegungsrichtung.

Ultraschall gëtt benotzt wéinst senger Effekter an Prozesser, wéi:

  • Virbereedung vun aktivéierte Metalle duerch Reduktioun vun Metal Salonen
  • Generatioun vun aktivéierte Metalle mat Sonikatioun
  • sonochemical Synthese vun Partikeln duerch Ausfällung vu Metall (Fe, Cr, Mn, Co) Oxiden, zB fir d'Benotzung als Katalysatoren
  • Imprägnatioun vu Metallen oder Metallhalogeniden op Stater
  • Virbereedung vun aktivéierten Metal Léisungen
  • Reaktiounen mat Metalle iwwer In situ generéiert Organo-Element Arten
  • Reaktiounen mat net-metallesche Feststoffer
  • Kristalliséierung a Ausfäll vu Metallen, Legierungen, Zeolithen an aner Solidaritéit
  • Modifikatioun vun der Uewerflächmorphologie a der Partikelgréisst duerch High-Speed-Partizipatiounskollisiounen
    • Formation vun amorph Nanostrukturéiert Materialien, dorënner och héich Uewerflächenübergangs Metalle, Legierungen, Carbiden, Oxyde a Kolloiden
    • Agglomeratioun vu Kristallen
    • Gläicht an d'Ofhale vu passivatiséierte Oxideschutz
    • Mikromanipulatioun (Frakturatioun) vu klenge Partikelen
  • Dispersioun vu Feststoff
  • Virbereedung vu Kolloiden (Ag, Au, Q -gréissten CdS)
  • Interkalatioun vu Gastmolekülen an angemaachtem Bléi Feststoffstoffer
  • sonochemistry vun Polymeren
    • Verschlechterung a Verännerung vu Polymere
    • Synthese vu Polymeren
  • Sonolis vun organesche Pollen am Waasser

Sonochemical Equipment

Déi meescht vun deenen erwielten sonochemeschen Prozesser kënne geriicht ginn fir an der Inline ze schaffen. Mir wäerte fréi hëllefen Iech bei der Auswiel vun der sonochemesch Ausrüstung fir Är Veraarbechttemperatur ze hëllefen. Fir d'Fuerschung an d'Testen vu Prozesser empfehlen eisen Laboratoiren oder déi UIP1000hdT gesat.

Falls néideg, FM- a ATEX-zertifizéiert Ultraschall-Geräter a Reaktoren (z UIP1000-Exd) sinn fir d'Sonikatioun vu brennerbaren Chemikalien a Produktformulatiounen an geféierlechen Ëmfeld verfügbar.

Méi Informatioun beantréit!

Benotzt weg de Formulair, wann Dir méi Informatiounen iwwer sonochemesch Methoden an Ausrüstung kritt.










Ultraschall Kavitation ännert Ring-Opening Reaktiounen

Ultrasonication ass en alternativen Mechanismus fir Hëtzt, Drock, Liicht oder Elektrizitéit fir chemesch Reaktiounen ze initiéieren. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, an hir Equipe bei der Chemistry Fakultéit op der University of Illinois zu Urbana-Champaign benotzt ultrasone Muecht fir Réng-Öffnungsreaktiounen auszetauschen an ze manipuléieren. Ënner der Ophänkungsassociatioun entstinn déi chemesch Reaktiounen Produkter anescht wéi déi vun der Orbitalsymmetrie-Regelen (Nature 2007, 446, 423). Déi Grupp ass mat mechanesch sensiblen 1,2-disubstituierten Benzozyklobuten-Isomeren zu zwee Polyethylenglycol Ketten, applizéierten Ultraschenenergie verbonnen an analyséiert déi bulk Léisungen mat C13 nuclear magnetesch Resonanz Spektroskopie. D'Spektren weisen datt d'cis- a trans-Isomere déi selwescht Réng geöffnete Produkt hunn, dee vun dem trans-Isomer erwart. Während thermesch Energie eng random Brownescher Bewegung vun den Reaktanten bewierkt, gëtt d'mechanesch Energie vun der Ultraschall eng Richtung a atomarer Beweegung. Dofir kavitativ Effekter effizient d'Energie ausdrécken, andeems d'Molekül beweegt, d'Potenzialenergiefläch erausspillen.

Literatur


Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Enzyklopedie vun chemescher Technologie; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, Vol. 26, 517-541.

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, WB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Akustik Kavitation a seng chemeschen Folgen, an: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.