sonocatálisis – Catálisis asistida ya ultrasonidos

Ar ultrasonicación ts'oni bí reactividad ar catalizador Nxoge ár catálisis ja ar mejorar ar transferencia ar masa ne ar entrada energía. Ja ar catálisis heterogénea, dá da ar catalizador o 'mu̲i 'nar fase diferente jar ar ja ya reactivos, ar dispersión ultrasónica aumenta ar superficie disponible pa ya reactivos.

Antecedentes ar sonocatálisis

Ar catálisis ge 'nar proceso ja dá tasa ja 'nar Ar incrementa ar reacción química (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 bi thogi ar njäts'i hmä ar velocidad. Da general, ya catalizadores aumentan ar velocidad reacción ne disminuyen ar energía activación ja ar proporcionar 'nar vía reacción alternativa ma producto reacción. Pa nä'ä di 'bui, ya catalizadores reaccionan xi hño 'na wa 'yani 'ra ya reactivos pa formar intermedios da 'mefa gi producto ar final. Nuna ngäts'i bi thogi regenera ar catalizador. 'Bu̲ Disminución ar energía activación, mäs colisiones moleculares pe̲ts'i ar energía mahyoni pa alcanzar jar dätä hnini transición. Jar 'ra ya casos ar utilizan catalizadores da cambian ar selectividad 'nar reacción química.

Ar diagrama ya ar derecha ilustra ntsoni 'nar catalizador 'nar reacción química X+Y pa producir Z. Ar catalizador proporciona 'nar vía alternativa (verde) ko 'nar energía activación mäs xí hñets'i'i Ea.

Efectos ar ultrasonicación

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 ar nt'uni ar ar cavitación ultrasónica jar líquidos. Ir catálisis asistida ya ultrasonidos requiere ke tso̲kwa menu 'nar reactivo ntsuni jar fase líquida. Ar ultrasonicación contribuye 'nar catálisis heterogénea ne homogénea ko xingu ar sentidos. Ya efectos Nthuts'i xi 'ñäni ar wa reducir bí adaptando ar amplitud ar ultrasónica ne ar presión ar líquido.

Dispersión ne emulsión ultrasónica

Ya reacciones químicas da involucran reactivos ne 'nar catalizador mäs de 'nar fase (catálisis heterogénea) bí limitan bí límite ar fase, ya da nuna ar único lugar ho gi 'bu̲hu̲ 'bui ar reactivo ne ar catalizador. Exposición ya reactivos ne ar catalizador entre hä ar 'na Factor clave pa dí reacciones químicas multifásicas. Nu'bu̲ xí hño, área superficie específica límite fase bí japi influyente pa velocidad química reacción.

Ar ultrasonicación ge 'nar nt'uni xi na hño pa ár Dispersión sólidos ne pa ar emulsificación líquidos. Ya ar reducir ar tamaño ar 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 superficial Ts'ut'ubi nu'bu ya partículas esféricas wa gotas ()'Yot'e clic pa ntu̲ngi!). Medida da aumenta ar superficie límite ar fase, 'nehe bí thogi ar velocidad reacción química. Pa xingu ya materiales, ar cavitación ultrasónica to producir partículas ne gotas ar Tamaño xi fino – tso̲kwa menudo significativamente por debajo de 100 ya nanómetros. Nu'bu̲ ar dispersión wa emulsión ar estabiliza, tso̲kwa menu temporalmente, ár nt'ot'e ar Ar tsa̲ da ultrasonidos ya Honto 'bu̲hu̲ mahyoni 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 gotas ya tamaño fino na tx'utho ya pa ne da altos ar caudales. Ar to da t'uni 'nehe jar nt'ot'e altamente viscosos.

Transferencia masiva

Nu'bu̲ ya reactivos reaccionan ja 'nar límite fase, ya productos ar reacción química ar acumulan jar superficie contacto. 'Me̲hna bloquea interacción ma 'ra moléculas reactivas jar nuna ar límite fase. Ya ndu nzafi ar cizallamiento mecánico causadas ir nge ya corrientes ar chorro cavitacionales ne ya corrientes acústicas gi komongu ar nt'uni 'nar flujo ar turbulento ne ar transporte hñei ndezu̲ ne ntsuni superficies partículas wa ya gotas. Ts'ut'ubi nu'bu ya gotas, mar hñets'i cizallamiento to provocar ar coalescencia ne ar 'mefa ár njäts'i Tange'u formación 'ra'yo gotas. Medida da reacción ar química avanza ko ar pa, to da mahyoni 'nar sonicación repetida, ngu, jar yoho ya etapas wa recirculación, pa Maximizar ar exposición ya reactivos.

Aporte energía

Ar cavitación ultrasónica ge 'nar dets'e ho̲ntho ar Gi energía ja ya reacciones químicas. 'Nar combinación chorros líquido mextha velocidad, mextha presión ()>1000atm) ne altas temperaturas ()>5000 ë), enormes velocidades calentamiento ne enfriamiento ()>10⁹Ks^-1) bí concentran localmente Nxoge ar compresión implosiva ya 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 ar reactividad

Erosión cavitacional jar superficies partículas Genera superficies hingi pasivadas ne altamente reactivas. Altas ya temperaturas ne presiones corta duración contribuyen ma descomposición molecular ne aumentar ar reactividad ar dí especies químicas. Ar irradiación ultrasónica to utilizar ar 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 agregados, hmä ar catalizadores ar xi separar ja ya productos reacción (es decir, nu'bu̲ filtración).

Limpieza ultrasónica

Tso̲kwa menudo, ar catálisis implica subproductos hingi deseados, contaminaciones wa ya impurezas ja ya reactivos. 'Me̲hna tsa̲ da provocar degradación ne ensuciamiento jar superficie ya catalizadores sólidos. Ar ensuciamiento reduce superficie expuesta jar catalizador ne, ir reduce ár dätä nt'ot'e. Hingi ar mahyoni da hñäki nä'ä nixi Nxoge ar proceso nixi jar intervalos reciclaje utilizando ma 'ra productos químicos ar proceso. Ar ultrasonicación ge 'nar nt'uni xi hño pa Limpie ya catalizadores wa ayude proceso reciclaje catalizadores. Ar limpieza ar ultrasónica ar probablemente ya nt'ot'e mäs hne ngatho ne ya conocida ja ya ultrasonidos. Impacto chorros líquido cavitacional ne ondas choque ga 10⁴Ar ATM to da t'ot'e ndu nzafi ar cizallamiento localizadas, ar erosión ne ar picaduras nu jar superficie. Ts'ut'ubi nu'bu ya partículas tamaño fino, ya colisiones ja ya partículas mextha velocidad provocan erosión jar superficie ne 'nehe Molienda ne molienda. Gi colisiones ar xi causar temperaturas ar impacto transitorias locales ar aproximadamente 3000 ë. Suslick demostró da ultrasonicación ar 'mui xi hño Elimina ya recubrimientos óxido ar superficie. Ar eliminación ar hmä recubrimientos pasivantes mejora drásticamente ya velocidades reacción pa 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe variedad reacciones ()Suslick 2008). Ár nt'ot'e ultrasonidos ayuda reducir ar hñäki incrustación 'nar catalizador sólido disperso Nxoge jar catálisis ne contribuye ja ar limpieza Nxoge ar proceso reciclaje ar catalizador.

Ejemplos catálisis ultrasónica

'Bu̲i numerosos ejemplos catálisis asistida ya ultrasonidos ne ya nt'ot'e ultrasónica catalizadores heterogéneos. Gi recomendamos ar sonocatálisis ar Nthuts'i Kenneth Suslick pa 'nar Nthuts'i ñut'i nxo̲ge. Hielscher suministra reactores ultrasónicos pa jar nt'ot'e catalizadores wa catálisis, Komo ar Transesterificación catalítica pa ar producción ésteres metílicos (es decir, éster metílico graso = biodiésel).

Equipos ultrasónicos pa sonocatálisis

Hielscher fabrica dispositivos ultrasónicos da njapu'befi jar 'Na escala ne pa 'nar Variedad procesos. 'Me̲hna mfa̲ts' Sonicación laboratorio jar t'olo viales, nja'bu ngu Reactores industriales ne celdas flujo. Pa ar ntsa̲ proceso inicial ma escala laboratorio, ar UP400S (400 vatios) ar na adecuado. Tsa̲ da utilizar ar tanto da procesos ya lotes nu'u̲ pa ar sonicación jar 'ñu. Pa ya pruebas ne ar optimización proceso 'be̲tho ar escalado vertical, nä'ä da recomienda utilizar ár nt'ot'e UIP1000hd (1000 vatios), ya da nuna ar xe̲ni xí na adaptable ne ya resultados ar xi escalar linealmente ma 'na mfeni dätä. Pa ar producción tso̲kwa gran escala ofrecemos dispositivos ultrasónicos ar asta 10kW y 16kW nts'edi ultrasónica. Clústeres ar varias gi unidades proporcionan capacidades ar procesamiento xi altas.

Estaremos encantados ar bí da 'BATS'I ga OT'UJE pruebas, optimizar ne ntu̲ngi yá procesos. Ñä ko ngekihe dige ar equipo adecuado wa Visite ma laboratorio procesos.

Ot'a dige ar sonocatálisis ne ar catálisis asistida ya ultrasonidos

Suslick, ë. S.; 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, ë. S.; Skrabalak, S. E. (2008): “sonocatálisis” Jar Manual Catálisis Heterogénea, vol. 4; Ertl, G.; Knzinger, H.; Schth, F.; Weitkamp, J., Eds.; Wiley — VCH: Weinheim, 2008, pp. 2006 — 2017.