Ultrasonidos afectan ar reactividad catalizador Nxoge ar catálisis ya dätä transferencia masa ne energía entrada. Jar catálisis heterogénea, ho ar catalizador xi fase 'nar diferente ja ya reactivos, dispersión ultrasónica aumenta ar superficie disponible pa ya reactivos.

Antecedentes de Sonocatálisis

Catálisis ar proceso jar nuna dá tasa ar tsi reacción química ar incrementa (wa disminuida) ir nge 'nar catalizador. Ar producción xingu ya productos químicos implica catálisis. Ar influencia ar velocidad reacción bi jagu̲ju̲ frecuencia contacto ja ya reactivos jar etapa njäts'i ya tasa. Da general, catalizadores aumentan ar velocidad reacción ne disminuir ar energía activación proporcionando 'ñu ar reacción alternativo bí producto ar reacción. Pa nä'ä di 'bui ya catalizadores reaccionan ko 'natho wa mäs reactivos intermedios ar nt'ot'e da 'mefa ar producto final. Ar ngäts'i bi thogi regenera ar catalizador. 'Bu̲ ar ñäñho energía activación, mäs moleculares colisiones pe̲ts'i ar energía mahyoni pa alcanzar jar dätä hnini transición. Jar 'ra ya casos ar utilizan catalizadores mpa̲ti ar selectividad 'nar reacción química.

Ar diagrama ar ya ar derecha ilustra ntsoni 'nar catalizador 'nar reacción química X + ne da producir Z. Ar catalizador proporciona 'ñu alternativo (verde) ko 'nar me̲ti activación energía Ea.

Efectos ya ultrasonidos

Longitud onda acústica jar líquidos oscila entre aprox. 110 ne 0,15 mm pa frecuencias entre 18 ar kHz ne ar 10 ar MHz. 'Me̲hna xi significativamente por encima de ya dimensiones moleculares. Nu'bu̲ xí hño, hingi nuna ar dängo 'nar acoplamiento directo hwähi acústico ko moléculas 'nar zu'we Dar química. Ya efectos ar ultrasonicación ya gran da medida 'nar nt'uni ar ar Cavitación ultrasónica ja ya líquidos. Ir asistida ya ultrasonidos catálisis requiere tso̲kwa menu 'nar reactivo da jar fase líquida. Ultrasonidos contribuyen catálisis heterogénea ne homogénea ar xingu ya maneras. Efectos Nthuts'i xi da promovidos wa reducción bí adaptar ar amplitud ar ultrasónica ne ar presión ar líquido.

Ultrasónico dispersión ne emulsión ar

Ya reacciones químicas da implican reactivos ne 'nar catalizador mäs de 'nar fase (catálisis heterogénea) bí limitan bí límite ar fase, ya da nuna ar único lugar, ho ar reactivo, nja'bu Komo ar catalizador gi 'bu̲hu̲ 'bui. Exposición ya reactivos ne ar catalizador entre hä ar 'na factor clave pa xingu ya reacciones químicas múltiples fases. Nu'bu̲ xí hño, superficie específica ar frontera fase tso̲ho̲ da influyente pa ar química velocidad reacción.

Ultrasonidos ge 'nar nt'uni xi na hño pa ár dispersión sólidos ne pa ar emulsificación líquidos. Ya ar reducir ar tamaño partícula yá gota, área superficie Nxoge ar límite fase aumenta jar xkagentho ar pa. Ar gráfico ar izquierda gi 'ñudi correlación entre ar tamaño ar partícula ne ar área superficie nu'bu partículas esféricas wa gotas ()'Yot'e click pa ntu̲ngi dá!). Medida da aumenta ar superficie límite fase, 'nehe bí thogi ar tasa reacción química. Pa xingu ya materiales ar cavitación ultrasónica to da partículas ne gotas ar tamaño xi fino – ma menudo significativamente por debajo de 100 nanómetros. Nu'bu̲ ar dispersión wa emulsión ar bi pa̲ti ja ir 'me̲t'o menu temporalmente hingi mpa̲ti, ár nt'ot'e ar ultrasonidos xi to mahyoni ho̲ntho ja 'nar fase inicial ya ar reacción química. 'Nar reactor ultrasónico jar 'ñu pa ar mezcla inicial ja ya reactivos ne ar catalizador to generar partículas yá gotitas ya tamaño fino na tx'utho ya pa ne ja ya tasas flujo mar hñets'i. Ar to da t'uni 'nehe jar nt'ot'e altamente viscosos.

Transferencia masa

Nu'bu̲ ya reactivos reaccionan ja 'nar límite fase, ya productos ar reacción química ar acumulan jar superficie contacto. 'Me̲hna impide ne ma'ra moléculas ar reactivos interactúen jar nuna ar límite fase. Ya ndu nzafi ar cizallamiento mecánicas causadas ir nge ya corrientes chorro cavitacional ne ar transmisión acústica gi komongu ar nt'uni 'nar flujo ar turbulento ne ar transporte ar materiales ndezu̲ ne ntsuni superficies partículas wa ya gotas. Ts'ut'ubi nu'bu ya gotas, ar cizalladura mextha to da t'ot'e jar carbonescencia ne 'mefa ár njäts'i Tange'u formación 'ra'yo gotas. Medida da reacción ar química progresa ko ar pa, ar tsa̲ da requerir 'nar sonicación repetida, ngu, ar yoho ya etapas wa recirculación, pa maximizar ar exposición ya reactivos.

Energía entrada

Ar cavitación ultrasónica ge 'nar bí ho̲ntho ar Gi energía ja ya reacciones químicas. 'Nar combinación chorros líquido mextha velocidad, mextha presión)>1000atm) ne altas temperaturas ()>(5000 ë), enorme ya calefacción ne ya refrigeración precios)>10⁹KS^{— 1}) bí producen localmente concentrado Nxoge ar compresión implosive burbujas cavitacionales. Kenneth Suslick Hmä: “Ar cavitación ge 'nar nt'ot'e extraordinario pa concentrar energía difusa ár nzu̲nt'i jar 'nar químicamente utilizable.”

Aumento ja ar reactividad

Cavitacional erosión ja ya superficies ar partícula genera superficies altamente reactivas, unpassivated. Presiones ne temperaturas breve duración contribuyen jar ar descomposición molecular ne aumento ar reactividad ya dí especies químicas. Irradiación ultrasónica to da utilizada jar nt'ot'e catalizadores, ngu, pa producir agregados partículas tamaño fino. 'Me̲hna produce catalizadores amorfos partículas mextha superficie específica área. Nu'bya xí estructura agregada, ya catalizadores xi da separados ja ya productos reacción (es decir, nu'bu̲ filtración).

Limpieza ya ultrasonidos

Tso̲kwa menudo, ar catálisis implica subproductos hingi deseados, contaminaciones wa ya impurezas ja ya reactivos. 'Me̲hna to da t'ot'e jar degradación ne ensuciamiento jar superficie ya catalizadores sólidos. Nzäm'bu̲ xi reduce superficie expuesta jar catalizador ne, ir reduce ár dätä nt'ot'e. Hingar mahyoni retirar nä'ä nixi Nxoge ar proceso nixi jar intervalos reciclaje utilizando ma 'ra productos químicos ar proceso. Ultrasonidos ge 'nar nt'uni xi hño pa catalizadores limpiar wa ma̲ts'i ar catalizador jar proceso reciclaje. Limpieza ya ultrasonidos ar probablemente ya nt'ot'e mäs hne ngatho ne conocida ar ultrasonidos. Choque chorros líquidos cavitacionales ne ondas choque ga 10⁴ATM ar to da t'ot'e ndu cizalladura localizada, erosión ne picaduras superficiales. Pa partículas tamaño fino, colisiones ja ya partículas mextha velocidad conducen da erosión jar superficie ne 'nehe rectificado ne fresado. Gi colisiones ar xi causar temperaturas locales impacto transitorio aproximadamente 3000 ë. Suslick demostró ultrasonidos ko eficacia elimina capas óxido ar superficie. Eliminación ya capas pasivación mejora dramáticamente ya tasas reacción pa 'nar Nar dätä hño variedad reacciones ()Suslick 2008). Ár nt'ot'e ultrasonido ayuda ma reducir ar hñäki ensuciamiento 'nar catalizador sólido disperso Nxoge catálisis ne contribuye ja ar limpieza Nxoge ar proceso reciclado ar catalizador.

Ejemplos catálisis ultrasónico

'Bu̲i numerosos ejemplos catálisis ultrasonidos asistida ne pa jar nt'ot'e ultrasónica catalizadores heterogéneos. Ar recomienda ar Sonocatalysis ar Nthuts'i Kenneth Suslick pa 'nar Nthuts'i ñut'i integral. Hielscher suministros reactores ultrasónicos pa jar nt'ot'e catalizadores wa catálisis, tales komongu ar transesterificación catalítica pa ar producción methylesters (es decir, graso methylester = biodiesel).

Equipos ultrasonidos Sonocatalysis

Hielscher produce dispositivos ultrasonidos da njapu'befi jar 'na escala ne pa 'nar variedad procesos. 'Me̲hna mfa̲ts'i 'bu̲i sonicación laboratorio jar frascos t'olo, nja'bu ngu reactores industriales ne celdas flujo. Pa ntsa̲ inicial ar proceso escala laboratorio ar UP400S (400 vatios) ar na mahyoni. To da utilizado da procesos ya lotes, nja'bu komongu ya sonicación jar 'ñu. Pa ar pruebas proceso ne optimización 'bu̲ 'be̲tho escala, nä'ä da recomienda utilizar ar UIP1000hd (1000 vatios), komongu nuna ar xe̲ni xí na adaptable ne da resultados ko escalan lineal jar dätä 'na mfeni. Pa ar producción escala ofrecemos aparatos ultrasonidos ar asta 10KW ne 16kW energía ultrasónica. Racimos varios ya unidades ofrecen capacidades procesamiento mar na hñets'i.

Estaremos encantados ar apoyar ár proceso pruebas, optimización ne escalar. Hable ko ngekihe dige ar equipo adecuado wa visite ma laboratorio proceso.

Ot'a Sonocatalysis ne ar catálisis ir nge ya ultrasonidos asistida

Suslick, S. ë.; Didenko, ne.; Colmillo, M. m..; Hyeon, T.; Kolbeck, ë. J.; McNamara, W. b III; Mdleleni, M. m..; Wong, M. (1999): Cavitación acústica ne yá consecuencias químicas, jar: Phil. Trans. Roy. SOC. MA, 1999, 357, 335 — 353.

Suslick, S. ë.; Skrabalak, S. E. (2008): “Sonocatalysis” Ja ar manual ar catálisis heterogénea, vol. 4; Ertl, G.; Knzinger, H.; Schth, f ar.; Weitkamp, J., Eds.; Wiley — VCH: Weinheim, 2008, págs. 2006 — 2017.