Hielscher ultraskaņas tehnoloģija

Sonochemiskā reakcija un sintēze

Sonochemistry ir ultraskaņas pielietojums ķīmiskajās reakcijās un procesos. Mehānisms, kas izraisa sonochemiskus efektus šķidrumos, ir akustiskās kavitācijas parādība.

Hielscher ultraskaņas laboratorijas un rūpnieciskās ierīces tiek izmantotas plašā SONOCHEMICAL procesu diapazonā. Ultraskaņas Kavitācija pastiprina un paātrina ķīmiskas reakcijas, piemēram, sintēzi un katalīzi.

Sonochemiskās reakcijas

Ķīmiskajās reakcijās un procesos var novērot sekojošus sonoķīmiskos efektus:

  • reakcijas ātruma palielināšanās
  • reakcijas produkcijas pieaugums
  • efektīvāks enerģijas patēriņš
  • sonochemiskās metodes reakcijas ceļu maiņai
  • fāzes pārneses katalizatoru veiktspējas uzlabošana
  • izvairīšanās no fāzes pārcelšanas katalizatoriem
  • neapstrādātu vai tehnisku reaģentu izmantošana
  • metālu un cietvielu aktivizēšana
  • reaģentu vai katalizatoru reaktivitātes palielināšanās (Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par ultrasoniski atbalstītu katalīzi)
  • daļiņu sintēzes uzlabošana
  • nanodaļiņu pārklājums

Ultraskaņas kavitācija šķidrumos

Kavitācija, tas ir burbuļu veidošanās, izaugsme un implozīvs sabrukums šķidrumā. Kavitācijas sabrukums rada intensīvu vietējo apkuri (~ 5000 K), augstu spiedienu (~ 1000 atm) un milzīgas apkures un dzesēšanas ātrumu (>109 K / s) un šķidrās strūklas plūsmas (~ 400 km / h). (Susliks 1998)

Kavitācijas burbuļi ir vakuuma burbuļi. Vakuumu veido vienlaikus ātri pārvietojas virsma un otrs inertais šķidrums. Rezultātā iegūtās spiediena atšķirības kalpo, lai pārvarētu šķidruma kohēzijas un saķeres spēkus.

Kavitāciju var ražot dažādos veidos, piemēram, Venturi sprauslas, augstspiediena sprauslas, augsta ātruma rotācija vai ultraskaņas devēji. Visās šajās sistēmās ieejas enerģija tiek pārveidota par berzi, satricinājumiem, viļņiem un kavitāciju. Ievades enerģijas frakcija, kas tiek pārveidota kavitācijā, ir atkarīga no vairākiem faktoriem, kas apraksta kavitācijas ģenerēšanas iekārtu kustību šķidrumā.

Paātrinājuma intensitāte ir viens no svarīgākajiem faktoriem, kas ietekmē enerģijas efektīvu pārveidošanu kavitācijā. Augstāks paātrinājums rada lielākas spiediena atšķirības. Tas savukārt palielina vakuuma burbuļu radīšanas varbūtību, nevis radot viļņus, kas izplatās caur šķidrumu. Tādējādi, jo augstāks ir paātrinājums, jo augstāka ir enerģijas daļa, kas tiek pārvērsta kavitācijā. Ultraskaņas devēju gadījumā paātrinājuma intensitāti raksturo svārstību amplitūda.

Augstākas amplitūdas rezultātā efektīvāk tiek radīta kavitācija. Hielscher Ultrasonics rūpnieciskās ierīces var radīt amplitūdu līdz 115 μm. Šīs augstas amplitūdas nodrošina lielu jaudas pārnesumu attiecību, kas savukārt ļauj veidot lielas jaudas blīvumu līdz 100 W / cm³.

Papildus intensitātei šķidrums jāpaātrina tādā veidā, lai radītu minimālus zaudējumus saistībā ar satricinājumiem, berzi un viļņu veidošanos. Šim nolūkam optimālais veids ir vienpusējs kustības virziens.

Ultraskaņu izmanto tā efektu dēļ procesos, piemēram:

  • aktivēto metālu sagatavošana, samazinot metālu sāļus
  • aktivēto metālu ģenerēšana ar ultraskaņas palīdzību
  • daļiņu sonochemiskā sintēze, nogulsnējot metālu (Fe, Cr, Mn, Co) oksīdus, piemēram, izmantošanai katalizatoros
  • metālu vai metālu halogenīdu impregnēšana uz balstiem
  • aktivēto metālu šķīdumu sagatavošana
  • metālu reakcijas, izmantojot in situ ražotas organoleptiskās vielas
  • reakcijas, kurās iesaistītas nemetāliskas cietās vielas
  • metālu, sakausējumu, ceolītu un citu cietvielu kristalizācija un nogulsnēšana
  • Virsmas morfoloģijas un daļiņu izmēra maiņa ar lielu ātrumu starpslāņu sadursmēm
    • amorfu nanostrukturētu materiālu veidošana, tostarp augsta virsmas laukuma pārejas metāli, sakausējumi, karbīdi, oksīdi un koloīdi
    • kristālu aglomerācija
    • izlīdzināšana un likvidēšana
    • mazo daļiņu mikromanipulācija (frakcionēšana)
  • cieto vielu dispersija
  • Koloīdu (Ag, Au, Q lieluma CdS) sagatavošana
  • Viesmolekulu interkalācija uz saimniecības neorganisko slāņveida cietvielu
  • sonokīmija no polimēriem
    • polimēru noārdīšanās un pārveidošana
    • polimēru sintēze
  • organisko piesārņotāju sonolīze ūdenī

Sonochemiskais aprīkojums

Lielāko daļu no minētajiem sonoķīmiskajiem procesiem var modernizēt, lai strādātu inline. Mēs priecāsimies palīdzēt jums izvēlēties sonochemical iekārtas jūsu apstrādes vajadzībām. Lai veiktu pētījumus un pārbaudītu procesus, mēs iesakām izmantot mūsu laboratorijas iekārtas vai UIP1000hdT komplekts.

Ja nepieciešams, FM un ATEX sertificētas ultraskaņas ierīces un reaktori (piem UIP1000-exd) ir pieejami uzliesmojošu ķīmisku vielu un preparātu ultraskaņas apstrādei bīstamās vidēs.

Pieprasīt vairāk informācijas!

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, ja vēlaties saņemt plašāku informāciju par sonokemēģiskajām metodēm un aprīkojumu.









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas kavitācijas izmaiņas Ring-atvēršanas reakcijas

Ultrasonication ir alternatīvais mehānisms siltuma, spiediena, gaismas vai elektrības, lai uzsāktu ķīmiskās reakcijas. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth un viņu komanda pie Ķīmijas fakultāte Ilinoisas Universitātē Urbana-Šampanē izmanto ultraskaņas jaudu, lai iedarbinātu un manipulētu ar gredzenveida atvēršanās reakcijām. Izmantojot ultraskaņas apstrādi, ķīmiskās reakcijas radīja produktus, kas atšķiras no tiem, kurus paredz orbitālās simetrijas noteikumi (Nature 2007, 446, 423). Grupa saista mehāniski jutīgus 1,2-diazaizvietotos benzociklobutāna izomērus ar divām polietilēnglikola ķēdēm, pielietoja ultraskaņas enerģiju un analizēja beztaras šķīdumus, izmantojot C13 kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopija. Spektri parādīja, ka gan cis, gan trans izomēri nodrošina to pašu gredzenveida atvērto produktu, kādu paredzēts iegūt no trans izomēriem. Kaut arī siltuma enerģija izraisa reaģējošu vielu brāņu kustību, ultraskaņas mehāniskā enerģija dod virzienu uz atomu kustībām. Tāpēc kavitācijas efekti efektīvi virza enerģiju, saspiežot molekulu, pārveidojot potenciālo enerģētisko virsmu.

Literatūra


Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer ķīmiskās tehnoloģijas enciklopēdija; 4. Ed. J. Wiley & Dēli: Ņujorka, 1998, vol. 26, 517-541.

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, WB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Acoustic kavitācija un tās ķīmiskās sekas, in: Phil. Trans Roy Soc. A, 1999, 357, 335-353.