Reacciones sonoquímicas ne síntesis
Ar sonoquímica ge ár nt'ot'e ya ultrasonidos ya reacciones ne ya procesos químicos. Ar nt'ot'e mbo causante ja ya efectos sonoquímicos ja ya líquidos ar fenómeno ar cavitación acústica.
Ya dispositivos ultrasónicos laboratorio ne industriales Hielscher ar utilizan ja 'nar nt'ot'e ho 'bui ndunthe gama procesos sonoquímicos. Ar cavitación ultrasónica intensifica ne acelera ya reacciones químicas, komongu ar síntesis ne ar catálisis.
Reacciones sonoquímicas
Ya reacciones ne procesos químicos ar xi observar ya nuya efectos sonoquímicos:
- Aumento ar velocidad reacción
- Aumento ar producción reacción
- Mäs nt'ot'e xi hño ya ndu ar energía
- Nt'ot'e sonoquímicos pa ar conmutación ar vía reacción
- Mejora rendimiento ya catalizadores transferencia fase
- Evitación catalizadores transferencia fase
- Ya reactivos crudos wa ya técnicos ndu
- Activación metales ne sólidos
- aumento ar reactividad ya reactivos wa catalizadores ()'Yot'e clic nuwa pa da lei mäs dige ar catálisis asistida ya ultrasonidos)
- Mejora ar síntesis partículas
- Recubrimiento nanopartículas
Ventajas ya reacciones químicas intensificadas ya ultrasonidos
Ya reacciones químicas promovidas ya ultrasonidos ya 'nar técnica establecida intensificación procesos jar hwähi ar síntesis ne ar procesamiento químicos. Ya ar aprovechar ár nts'edi ya ondas ultrasónicas, gi reacciones ofrecen numerosas ventajas dige ya nt'ot'e convencionales, mejorando ar catálisis ar química ne ar síntesis. Ya ndu'mi ventajas ya reacciones sonoquímicas ya tasas conversión turborrápidas, excelentes rendimientos, dätä selectividad, dätä dätä nt'ot'e energética ne zu'we impacto ambiental.
Golpe mexa gi 'ñudi ra ventajas destacadas reacción promovida ya ultrasonidos hä ya reacciones químicas convencionales:
reacción | Pa reacción Convencional |
Pa reacción Ultrasonidos |
rendimiento Convencional (%) |
rendimiento Ultrasonidos (%) |
---|---|---|---|---|
Ciclación Diels — Alder | 35 h | 3.5 h | 77.9 | 97.3 |
Oxidación indana indane — 1 — ona | 3 h | 3 h | nja'bu̲ ar ar 27 bi % | 73% |
Reducción metoxiaminosilano | 'Ñotho ar reacción | 3 h | 0% | 100% |
Epoxidación ya ésteres grasos ar insaturados ar cadena xi maa | 2 h | Ar 15 ma ya t'olo ora | 48% | 92% |
Oxidación arilalcanos | 4 h | 4 h | 12% | 80% |
Michael adición nitroalcanos ma ésteres monosustituidos α,β-insaturados | 2 ya pa | 2 h | 85% | 90% |
Oxidación permanganato 2 — octanol | 5 h | 5 h | 3% | 93% |
Síntesis chalconas ya condensación CLaisen — Schmidt | 60 ya t'olo ora | 10 ya t'olo ora | 5% | 76% |
Acoplamiento UIllmann ar 2 — yodonitrobenceno | 2 h | 2 H | nja'bu̲ ar ar 1,5% | 70.4% |
Reacción de Reformatsky | 12 h | 30 ya t'olo ora | 50% | 98% |
Cavitación ultrasónica jar líquidos
Ar cavitación, es decir, ar formación, ar crecimiento ne ar colapso implosivo ya burbujas 'nar líquido. Ar colapso cavitacional produce un intenso calentamiento local (~5000 K), altas presiones (~1000 atm) ne enormes velocidades de calentamiento y enfriamiento ()>109 K/seg) y corrientes de chorro líquido (~400 km/h). (Suslick 1998)
Cavitación usando ar UIP1000hd:
Ya burbujas cavitación ya burbujas ar vacío. Ar vacío ar creado ja 'nar superficie ar mueve rápidamente 'Nangu̲di ne 'nar líquido inerte jar ma'na. Ya hñäki ya presión da t'ot'e 'na mahyoni pa da superar ya ndu nzafi cohesión ne adhesión mbo jar líquido.
Ar cavitación ar tsa̲ da producir ya 'na'ño maneras, komongu boquillas Venturi, boquillas ar mextha ar presión, rotación jar mextha velocidad wa transductores ultrasónicos. Jar esos sistemas ar energía entrada ar transforma jar nts'edi, turbulencias, ondas ne ar cavitación. Ar fracción ar energía entrada da transforma jar cavitación bi jagu̲ju̲ varios factores da describen yá 'ñäni ya equipo generador cavitación ja ar líquido.
Ar intensidad ar aceleración ge 'na ya factores mäs mahyoni da influyen ar transformación nt'ot'e xi hño energía jar cavitación. 'Nar dätä aceleración crea pe̲ts'i ya presión. 'Me̲hna, ár 'nagi, da aumenta ar probabilidad nä'ä mi creen burbujas ar vacío en lugar de da t'ot'e ondas da propaguen a través de ar líquido. Bí nja'bu̲ bí cuanto mar dätä ge ar aceleración, dätä ge ar fracción energía transforma jar cavitación. Ts'ut'ubi nu'bu 'nar transductor ultrasónico, ar intensidad ar aceleración ar pede ir nge ar amplitud ar oscilación.
Ya amplitudes mäs altas gi komongu ar nt'uni 'nar creación mäs efectiva cavitación. Ya dispositivos industriales de Hielscher Ultrasonics pueden crear amplitudes de hasta 115 μm. Gi altas amplitudes permiten 'nar mextha nthe transmisión nts'edi, nä'ä da japi ár permite da t'ot'e altas densidades nts'edi asta 100 W yá cm³.
'Nehe ar intensidad, ar líquido da acelerar ar ja manera da ar generen pérdidas mínimas jar ngäts'i turbulencias, nts'edi ne generación ondas. Pa nä'ä di 'bui, ar nt'ot'e óptima ge 'nar 'mui unilateral yá 'ñäni.
- Nt'ot'e metales activados ya reducción sales metálicas
- Generación metales activados ya sonicación
- Síntesis sonoquímica partículas ya precipitación óxidos metálicos (nt'eme, Cr, Mn, Co), ngu, pa ár njapu'befi ngu catalizadores
- Impregnación metales wa halogenuros metálicos jar soportes
- Nt'ot'e soluciones ya bo̲jä, activado
- Reacciones da involucran ya metales a través de especies organoelementos generadas in situ
- Reacciones da involucran sólidos hindi metálicos
- Cristalización ne precipitación ar metales, aleaciones, zeolitas ne ma'ra ya sólidos
- Kadu ar morfología ar superficie ne ar tamaño partícula ya colisiones ja ya partículas mextha velocidad
- Formación materiales nanoestructurados amorfos, incluidos metales transición ar mextha ar superficie, aleaciones, carburos, óxidos ne coloides
- Aglomeración cristales
- Alisado ne eliminación recubrimiento óxido pasivante
- Micromanipulación (fraccionamiento) ar partículas t'olo
- Dispersión sólidos
- nt'ot'e coloides (Ag, Au, CdS tamaño Q)
- Intercalación moléculas huésped jar sólidos inorgánicos estratificados
- Sonoquímica polímeros
- Degradación ne nyokwi nthoki polímeros
- Síntesis polímeros
- Sonólisis ar contaminantes orgánicos jar dehe
Equipos sonoquímicos
Mäs xingu ya procesos sonoquímicos mencionados ar xi adaptar pa ndi funcionen jar 'ñu. Estaremos encantados ar bí da 'BATS'I da 'ñets'i equipo sonoquímico pa yá ndu procesamiento. Pa ár nthoni ne ntsa̲ procesos, recomendamos HMUNTS'UJE dispositivos laboratorio wa ar Conjunto UIP1000hdT.
Xähmö nu'bu̲ mahyoni, ya dispositivos ne reactores ultrasónicos ko certificación FM ne ATEX (hne. ej. UIP1000 — EXD) gi 'bu̲hu̲ da 'mui da sonicación ya productos químicos inflamables ne formulaciones productos jar entornos peligrosos.
Ar cavitación ultrasónica cambia ya reacciones apertura ar anillo
Ar ultrasonicación ge 'nar nt'ot'e mbo alternativo jar ar pa, ar presión, ar tsibi wa ar tsibi pa da du'mi reacciones químicas. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, ne ár equipo ja ar Facultad Química ar ar dätä nguu ya Illinois jar Urbana — Champaign Utilizaba ár nts'edi ultrasónica pa desencadenar ne manipular ya reacciones apertura anillos. Jar sonicación, ya reacciones químicas generan productos 'na'ño ja ya predichos ja ya nge simetría orbital (Nature 2007, 446, 423). Ar Hmunts'i unió isómeros benzociclobuteno 1, 2 — disustituidos mecánicamente sensibles ma yoho ar cadenas polietilenglicol, aplicó energía ultrasónica ne analizó ya soluciones granel utilizando C13 Espectroscopía ñäñho magnética nuclear. Ya espectros mostraron da tanto ya isómeros cis ngu ya isómeros trans proporcionan ar xkagentho producto abierto jar anillo, da espera ar isómero trans. Gem'bu̲ ar energía térmica provoca 'nar yá 'ñäni browniano aleatorio ja ya reactivos, energía mecánica ar ultrasonicación proporciona 'nar 'mui ya movimientos atómicos Ir ya efectos ar cavitación dirigen eficientemente ar energía ja ar tensar ar molécula, remodelando ar superficie energía potencial.
Ultrasonidos mar hñets'i rendimiento pa sonoquímica
Hielscher Ultrasonics suministra procesadores ultrasónicos pa ar laboratorio ne ar industria. Ga̲tho ya ultrasonidos Hielscher ya máquinas ultrasonidos xi potentes ne robustas ne gi construidos pa 'nar funcionamiento continuo 24 yá 7 bí plena ar carga. Ar control ar 'bede, ya ajustes programables, ar monitorización ar mpat'i, ar protocolizado automático ar datos ne ar control remoto ar navegador ya ho̲nda algunas ya características ya ultrasonidos Hielscher. Diseñado pa mar hñets'i 'nar rendimiento ne 'nar funcionamiento cómodo, ya usuarios valoran ar manejo pädi xi hño ne ya hei ya equipos Hielscher Ultrasonics. Ya procesadores ultrasónicos industriales de Hielscher ofrecen amplitudes de asta 200 μm y son ideales para aplicaciones pesadas. Pa amplitudes aún mi pe̲ts'i, mahyoni da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados.
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos:
Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
Ar 1 jar 500 ml | Ar 10 200 ml yá min | UP100H |
Ar 10 da 2000 ml | Ar 20 400 ml yá min | UP200Ht, UP400St |
0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
Ar 10 da 100L | Ar 2 10 l yá min | UIP4000hdT |
n.d. | Ar 10 100 L yá min | UIP16000 |
n.d. | Mar dätä | Racimo ar UIP16000 |
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Bibliografía yá Referencias
- Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 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): Acoustic Cavitation and Its Chemical Consequences, in: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.
- Andrzej Stankiewicz, Tom Van Gerven, Georgios Stefanidis (2019): Chapter 4 ENERGY – PI Approaches in Thermodynamic Domain. in: The Fundamentals of Process Intensification, First Edition. Published 2019 by Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.(page 136)
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Suslick, Kenneth S.; Hyeon, Taeghwan; Fang, Mingming; Cichowlas, Andrzej A. (1995): Sonochemical synthesis of nanostructured catalysts. Materials Science and Engineering: A. Proceedings of the Symposium on Engineering of Nanostructured Materials. ScienceDirect 204 (1–2): 186–192.
- Barrera-Salgado, Karen; Ramírez-Robledo, Gabriela; Alvarez-Gallegos, Alberto; Arellano, Carlos; Sierra, Fernando; Perez, J. A.; Silva Martínez, Susana (2016): Fenton Process Coupled to Ultrasound and UV Light Irradiation for the Oxidation of a Model Pollutant. Journal of Chemistry, 2016. 1-7.