Reakcje sonochemiczne 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

Zapytanie o informacje




Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.


Homogeizatory ultradźwiękowe zainstalowane jako klaster 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 homogenizatory ultradźwiękowe z model UIP1000hdT (7x 1kW mocy ultradźwiękowej) zainstalowane jako klaster do reakcji sonochemicznych w skali przemysłowej.

Zalety ultradźwiękowo zintensyfikowanych reakcji chemicznych

Reakcje chemiczne promowane ultradźwiękami są uznaną techniką intensyfikacji procesów w dziedzinie syntezy i przetwarzania chemicznego. Wykorzystując moc fal ultradźwiękowych, reakcje te oferują liczne korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi metodami, poprawiając katalizę chemiczną i syntezę. Turboszybkie współczynniki konwersji, doskonała wydajność, zwiększona selektywność, lepsza efektywność energetyczna i zmniejszony wpływ na środowisko to główne zalety reakcji sonochemicznych.

Tabela przedstawia kilka istotnych zalet reakcji promowanej ultradźwiękami w porównaniu z konwencjonalnymi reakcjami chemicznymi:

 

reakcja Czas reakcji
Konwencjonalny
Czas reakcji
Ultradźwięki
plon
Konwencjonalne (%)
plon
Ultradźwięki (%)
Cyklizacja Dielsa-Aldera 35 h 3.5 h 77.9 97.3
Utlenianie indanu do indan-1-onu 3 h 3 h mniej niż 27% 73%
Redukcja metoksyaminosilanu brak reakcji 3 h 0% 100%
Epoksydacja długołańcuchowych nienasyconych estrów tłuszczowych 2 h 15 min 48% 92%
Utlenianie aryloalkanów 4 h 4 h 12% 80%
Addycja Michaela nitroalkanów do monopodstawionych α,β-nienasyconych estrów 2 dni 2 h 85% 90%
Nadmanganianowe utlenianie 2-oktanolu 5 h 5 h 3% 93%
Synteza chalkonów metodą kondensacji CLaisena-Schmidta 60 min 10 min 5% 76%
Sprzęganie 2-jodonitrobenzenu metodą UIllmanna 2 h 2H mniej niż 1,5% 70.4%
Reakcja Reformatsky'ego 12h 30 min 50% 98%

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:

Ten film przedstawia kawitację ultradźwiękową / akustyczną w wodzie - wygenerowaną przez Hielscher UIP1000. Kawitacja ultradźwiękowa jest stosowana w wielu aplikacjach ciekłych.

Kawitacja ultradźwiękowa w cieczach przy użyciu UIP1000

Miniatura wideo

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.

Ultradźwięki są znane z tego, że poprawiają reakcje transestryfikacji, dając np. większą ilość estrów metylowych i polioli. Firma Hielscher Ultrasonics produkuje przemysłowe sondy ultradźwiękowe i reaktory o dużej wydajności.

Reaktor ultradźwiękowy o mocy 16 000 W do sonochemicznie wzmocnionej transestryfikacji inline.

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.

Ultrasonizacja usprawnia oddolną syntezę nanocząstek.

Ultradźwiękowe urządzenia typu sonda jako UP400St zintensyfikować syntezę nanocząstek. Droga sonochemiczna jest prosta, wydajna, szybka i działa przy użyciu nietoksycznych substancji chemicznych w łagodnych warunkach.

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:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Prosimy o skorzystanie z poniższego formularza w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat procesorów ultradźwiękowych, zastosowań i ceny. Chętnie omówimy z Państwem proces i zaproponujemy Państwu system ultradźwiękowy spełniający Państwa wymagania!









Proszę zwrócić uwagę na nasze Polityka prywatności.


Ultradźwiękowe homogenizatory o wysokim ścinaniu są stosowane w laboratoriach, na stanowiskach badawczych, w procesach pilotażowych i przemysłowych.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe do zastosowań mieszania, dyspergowania, emulgowania i ekstrakcji na skalę laboratoryjną, pilotażową i przemysłową.



Literatura / materiały źródłowe


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Paleta produktów firmy Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowych ultradźwięków laboratoryjnych, poprzez urządzenia stołowe, aż po przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Firma Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do wielkość przemysłowa.


Chętnie porozmawiamy o Państwa procesie.

Skontaktujmy się.