Hielscher Echografietechniek

Sonochemische reactie en synthese

Sonochemistry is de toepassing van ultrageluid om chemische reacties en processen. Het mechanisme waardoor sonochemische effecten in vloeistoffen is het fenomeen van akoestische cavitatie.

Hielscher ultrasone laboratorium- en industriële apparaten worden gebruikt in een breed scala van sonochemische processen. Ultrasone cavitatie intensiveert en versnelt chemische reacties zoals synthese en katalyse.

Sonochemical Reacties

De volgende sonochemische effecten kunnen worden waargenomen in chemische reacties en processen:

  • verhoging van de reactiesnelheid
  • toename reactie uitvoer
  • efficiënter energieverbruik
  • sonochemische werkwijzen voor het schakelen van reactieweg
  • prestatieverbetering van fasenoverdrachtskatalysators
  • vermijding van faseoverdrachtkatalysatoren
  • gebruik van ruwe of technische reagentia
  • activering van metalen en vaste stoffen
  • verhoging van de reactiviteit van de reagentia of katalysatoren (Klik hier voor meer informatie over ultrasoon bijgestaan ​​katalyse gelezen)
  • verbetering deeltje synthese
  • coating van nanodeeltjes

Ultrasone cavitatie in vloeistoffen

Cavitatie, dat is de vorming, groei en implosieve ineenstorting van bellen in een vloeistof. Cavitatie ineenstorting produceert intense lokale verwarming (~ 5000 K), hoge drukken (~ 1000 atm) en enorme verwarmings- en koelsnelheden (>109 K / sec) en vloeistofstraalstromen (~ 400 km / h). (Suslick 1998)

Cavitatiebubbels zijn vacuümbelletjes. Het vacuum wordt gecreëerd door een snel bewegend oppervlak aan één zijde en een inert vloeibaar anderzijds. De resulterende drukverschillen dienen om de cohesie en adhesie krachten binnen de vloeistof te overwinnen.

Cavitatie kan op verschillende manieren worden geproduceerd, zoals Venturi-spuitmonden, hogedrukspuitmonden, rotatie met hoge snelheid of ultrasone transducers. In al die systemen wordt de inputenergie omgezet in wrijving, turbulenties, golven en cavitatie. De fractie van de ingangsenergie die in cavitatie wordt omgezet, hangt af van verschillende factoren die de beweging van de cavitatievormende apparatuur in de vloeistof beschrijven.

De intensiteit van de versnelling is een van de belangrijkste factoren die de efficiënte omzetting van energie in cavitatie. Hogere versnelling creëert hogere drukverschillen. Dit verhoogt de kans op het ontstaan ​​van vacuüm bellen in plaats van het creëren van voortplanten door de vloeistof. Hoe hoger dus de versnelling hoe hoger de fractie van de energie die wordt omgezet in cavitatie. Indien een ultrasone transducent wordt de intensiteit van de versnelling beschreven door de trillingsamplitude.

Hogere amplituden resulteren in een effectievere creatie van cavitatie. De industriële apparaten van Hielscher Ultrasonics kunnen amplitudes tot 115 μm genereren. Deze hoge amplitudes zorgen voor een hoge transmissieverhouding, wat op zijn beurt het mogelijk maakt om hoge vermogensdichtheden tot 100 W / cm³ te creëren.

Behalve de intensiteit moet de vloeistof worden versneld op een manier die minimale verliezen in termen van turbulenties, wrijving en golfopwekking creëren. Hiervoor is de optimale manier is een eenzijdige bewegingsrichting.

Ultrageluid wordt gebruikt vanwege de effecten in processen zoals:

  • bereiding van geactiveerde metalen door reductie van metaalzouten
  • generatie van geactiveerde metalen door sonicatie
  • sonochemische synthese van deeltjes door precipitatie van metalen (Fe, Cr, Mn, Co) oxiden, b.v. voor gebruik als katalysatoren
  • impregneren van metalen of metaalhalogeniden op steunen
  • bereiding van geactiveerde metaaloplossingen
  • reacties met metalen via in situ gegenereerd organoelement species
  • reacties waarbij niet-metallische vaste stoffen
  • kristallisatie en precipitatie van metalen, legeringen, zeolieten en andere vaste stoffen
  • modificatie van oppervlaktemorfologie en deeltjesgrootte bij hoge snelheid interparticle botsingen
    • vorming van amorfe nanogestructureerde materialen, waaronder grote oppervlakte overgangsmetalen, legeringen, carbiden, oxiden en colloïden
    • agglomeratie van kristallen
    • smoothing en verwijdering van passiveren oxide coating
    • micromanipulatie (fractionering) van kleine deeltjes
  • vastestofdispersie
  • bereiding van colloïden (Ag, Au, Q-sized CdS)
  • intercalatie van gastmoleculen in gastheercellen gelaagde anorganische vaste stoffen
  • sonochemistry polymeren
    • afbraak en modificatie van polymeren
    • synthese van polymeren
  • sonolyse van organische verontreinigingen in water

Sonochemische apparatuur

De meeste van de genoemde sonochemische processen kunnen achteraf worden ingebouwd om inline werken. We zullen blij zijn om u te helpen bij het kiezen van de sonochemische apparatuur voor de verwerking van uw behoeften. Voor het onderzoek en voor het testen van processen adviseren wij ons laboratorium apparatuur of de UIP1000hdT set.

Indien nodig, FM en ATEX gecertificeerd ultrasone apparatuur en reactoren (b.v. UIP1000-Exd) Zijn beschikbaar voor de ultrasoonapparaat van brandbare chemicaliën en producten formuleringen in gevaarlijke omgevingen.

Vraag meer informatie!

Gebruik het onderstaande formulier, als u wilt meer informatie over sonochemische methoden en apparatuur te ontvangen.









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone Cavitatie Veranderingen Ring-Opening Reactions

Ultrasone trillingen is een alternatief mechanisme om warmte, druk, licht of elektriciteit aan chemische reacties leiden. Jeffrey S. Moore..., Charles R. Hickenboth, en hun team aan de Faculteit Scheikunde aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign gebruikt ultrasoon vermogen te activeren en te manipuleren ringopeningsreacties. Onder ultrasoonapparaat, de chemische reacties gegenereerd producten dan de degenen voorspeld door orbitale symmetrie regels (Nature 2007, 446, 423). De groep bevat die mechanisch gevoelige 1,2-digesubstitueerde benzocyclobuteen isomeren twee polyethyleenglycolketens, toegepaste ultrasone energie en analyseerde de bulk oplossingen met C13 nucleaire magnetische resonantie spectroscopie. De spectra toonden dat zowel de cis- en trans-isomeren bieden dezelfde ring-geopende product, de een verwacht van het trans-isomeer. Terwijl thermische energie veroorzaakt willekeurige Brownse beweging van de reactanten, de mechanische energie van ultrasone trillingen geeft een richting aan atomaire bewegingen. Daarom cavitational effecten efficiënt energie tussen overbelasting van de molecule, omvorming van de potentiële energie oppervlak.

Literatuur


Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4e Ed. J. Wiley & Zonen: New York, 1998, deel 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): Akoestische cavitatie en chemische gevolgen, in: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.