Reakcja sonochemiczna i synteza

Sonochemia jest stosowanie ultradźwięków do chemicznych reakcji i procesów. Mechanizm który powoduje efekty sonochemiczne w cieczach jest zjawisko kawitacji akustycznych.

Urządzenia laboratoryjne i przemysłowe firmy Hielscher ultrasonic mają szerokie zastosowanie w procesach sonochemicznych. Kawitacja ultradźwiękowa intensyfikuje i przyspiesza reakcje chemiczne, takie jak synteza i kataliza.

Reakcja sonochemiczna

Następujące skutki sonochemiczne mogą być obserwowane w chemicznych reakcjach i procesach:

• wzrost szybkości reakcji
• wzrost wydajności reakcji
• bardziej efektywne wykorzystanie energii
• Metody sonochemiczne do zwiany ścieżki reakcji
• poprawa wydajności katalizatorów przeniesienia fazowego
• unikanie katalizatorów przeniesienia fazowego
• wykorzystanie przybliżonych wskaźników lub technicznych odczynników
• Aktywacja metali i bryłów
• wzrost reaktywności odczynników lub katalizatorów (Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowo wspieranej katalizy )
• poprawa syntezy cząsteczek
• powłoka nanocząstek

Kawitacja ultradźwiękowa w cieczy

Kawitacja, czyli tworzenie się, wzrost i implozyjny zapadanie się pęcherzyków w cieczy. Zapaść kawitacyjna powoduje intensywne lokalne ogrzewanie (~ 5000 K), wysokie ciśnienia (~ 1000 atm) i ogromne szybkości ogrzewania i chłodzenia (>109 K / s) i strumienie ciekłego strumienia (~ 400 km / h). (1998 R. Suslick)

Kawitacja przy użyciu UIP1000hd:

Pęcherzyki kawitacyjne są pęcherzyki próżniowe. Próżnia jest tworzona przez szybką ruchomość powierzchni na jednej stronie i obojętnej cieczy na drugiej stronie. Powstałe różnice ciśnienia służą do pokonania spójności i siły przyczepności w cieczy.

Kawitacja może być produkowana w różnych sposobach, przy pomocy dyszy venturiego, z dyszą wysokiego ciśnienia, z rotacją wysokiej prędkości lub przetworników ultradźwiękowych. We wszystkich tych systemach wejściowa energia jest przekształcona na tarcie, turbulencje, fale i kawitacje. Część wprowadzanej energii, która jest przekształcana na kawitacje zależy od kilku czynników opisujących przepływu urządzeń wytwarzających kawitację w cieczy.

Intensywność przyspieszenia jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na efektywne przekształcenie energii kawitacji. Większe przyspieszenie tworzy większą różnice ciśnienia. To z kolei zwiększa prawdopodobieństwo powstawania próżnych baniek zamiast tworzenia fali rozmnożeniowych przez płyn. W związku z tym wyższe przyspieszenie powoduje wyższą część energii, która jest przekształcana na kawitacje. W przypadku ultradźwiękowego przetwornika intensywność przyspieszenia jest opisana przez amplitudę oscylacji.

Wyższe amplitudy powodują bardziej skuteczne tworzenie kawitacji. Przemysłowe urządzenia Hielscher Ultrasonics mogą wytwarzać amplitudy do 115 μm. Te wysokie amplitudy pozwalają na wysoki współczynnik transmisji mocy, co z kolei pozwala tworzyć gęstości mocy do 100 W / cm³.

Oprócz intensywności, płyn należy być przyspieszony w sposób który stwarza minimalne straty przez turbulencje, tarcie i tworzenie fali. Na to optymalny sposób jest jednostronny kierunek ruchu.

Ultradźwięk jest stosowane ze względu na jego efekty w procesach, takich jak:

• przygotowanie metali aktywnych przez zmniejszenie soli metali
• wytwarzanie metali aktywnych przez sonikację
• sonochemiczna synteza cząsteczek przez wytrącanie tlenków metali (Fe, Cr, Mn, Co), np. do wykorzystania jako katalizatory
• Impregnacja metali lub halogenki metali na podporach
• przygotowanie roztworów aktywowanych metali
• reakcje z udziałem metali za pomocą gatunków organoelementów generowanych in situ
• reakcje z udziałem niemetalicznych brył
• krystalizacja i wytrącanie metali, stopów, zeolitów i innych ciał stałych
• modyfikacja morfologii powierzchni i rozmiaru cząstek przez kolizje międzycząstkowej przy dużej prędkości
  • powstawanie amorficznych nanostrukturalnych materiałów, w tym metale, stopy, węgliki, tlenki i koloidy które mają wysoką przemianę powierzchni
  • aglomeracji kryształów
  • wygładzanie i usuwanie pasywacja tlenku glinu
  • mikromanipulacja (frakcjonowanie) małych cząstek
• dyspersji ciał stałych
• przygotowanie koloidów (Ag, Au, płyt CdS wielkości Q)
• Interkalacja cząsteczek gościnnych do hosta nieorganicznych warstwy ciał stałych
• Sonochemia polimerów
  • degradacja i modyfikacja polimerów
  • synteza polimerów
• sonolysja zanieczyszczeń organicznych w wodzie

Sprzęt sonochemiczny

Większość wspomnianych procesów sonochemicznych może być doposażona do pracy wstawkowej. Z przyjemnością pomożemy w wyborze sprzętu sonochemicznego do Twoich potrzeb przetwarzania. Do badań i testowania procesów polecamy nasze urządzenia laboratoryjne lub zestaw UIP1000hdT.

Jeśli jest to wymagane, urządzenia ultradźwiękowe i reaktory z certyfikatem FM i ATEX (np. UIP1000-Exd) są dostępne do sonikacja łatwopalnych substancji chemicznych i preparaty produktów w niebezpiecznych środowiskach.

Kawitacji ultradźwiękowej Zmiany Ring-Opening Reakcje

Ultradźwiękami jest mechanizm do działania ciepła, światła lub energii do inicjowania reakcji chemicznej. Jeffrey S. Moore.Charles R. Hickenboth, a ich zespół u Wydział Chemii na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign Używane energii ultradźwięków do uruchamiania i manipulowania reakcji otwarcia pierścienia. Pod ultradźwiękami, reakcje chemiczne Wytworzone produkty różnią się od tych przewidywanych orbit zasad symetrii (Naturę 2007, 446, 423). Grupa połączony mechanicznie wrażliwych 1,2-dipodstawione izomery benzocyclobutene dwa łańcuchy glikolu polietylenowego, zastosowano energii ultradźwiękowej, i analizowano za pomocą rozwiązania masowych C¹³ Spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego. Widma wykazały, że oba izomery cis i trans zapewnić ten sam produkt o otwartym pierścieniu, z oczekiwanej od izomeru trans. Podczas gdy energia cieplna powoduje przypadkowe ruchy Browna reagentów, energia mechaniczna ultradźwięki stanowi kierunek ruchów atomowych. Dlatego efekty kawitacyjne skutecznie kierować energię wysiłku cząsteczki, przekształcanie powierzchni energii potencjalnej.

Ultrasonatory o wysokiej wydajności dla sonochemii

Hielscher Ultrasonics dostarcza procesory ultradźwiękowe dla laboratorium i przemysłu. Wszystkie ultradźwięki Hielscher są bardzo mocnymi i wytrzymałymi urządzeniami ultradźwiękowymi i zbudowanymi do ciągłej pracy 24/7 pod pełnym obciążeniem. Cyfrowe sterowanie, programowalne ustawienia, monitorowanie temperatury, automatyczne protokołowanie danych i zdalna kontrola przez przeglądarkę to tylko kilka cech ultradźwiękowców Hielscher. Zaprojektowane z myślą o wysokiej wydajności i wygodnej obsłudze, użytkownicy cenią sobie bezpieczną i łatwą obsługę urządzeń Hielscher Ultrasonics. Przemysłowe procesory ultradźwiękowe Hielscher zapewniają amplitudy do 200µm i są idealne do ciężkich zastosowań. Dla jeszcze większych amplitud dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: