Reatores de leito fixo intensificados por ultrassom

Fatos, vale a pena conhecer

Cavitação ultrassônica e sonoquímica

O acoplamento do ultrassom de potência em líquidos e pastas resulta em cavitação acústica. A cavitação acústica refere-se ao fenômeno da rápida formação, crescimento e colapso implosivo de vazios preenchidos por vapor. Isso gera "pontos quentes" de vida muito curta com picos extremos de temperatura de até 5000K, taxas de aquecimento / resfriamento muito altas acima de 10⁹Ks^-1e pressões de 1000atm com os respectivos diferenciais – tudo dentro da vida útil de nanossegundos.
O campo de pesquisa da Sonoquímica investiga o efeito do ultrassom na formação de cavitação acústica em líquidos, que inicia e/ou aumenta a atividade química em uma solução.

Reações catalíticas heterogêneas

Em química, catálise heterogênea refere-se ao tipo de reação catalítica em que as fases do catalisador e dos reagentes diferem umas das outras. No contexto da química heterogênea, a fase não é usada apenas para distinguir entre sólido, líquido e gás, mas também se refere a líquidos imiscíveis, por exemplo, óleo e água.
Durante uma reação heterogênea, um ou mais reagentes sofrem uma mudança química em uma interface, por exemplo, na superfície de um catalisador sólido.
A taxa de reação depende da concentração de reagentes, do tamanho das partículas, da temperatura, do catalisador e de outros fatores.
Concentração do reagente: Em geral, um aumento da concentração de um reagente aumenta a taxa de reação devido à interface maior e, portanto, maior transferência de fase entre as partículas do reagente.
Tamanho de partícula: Quando um dos reagentes é uma partícula sólida, ele não pode ser exibido na equação de taxa, pois a equação de taxa mostra apenas concentrações e os sólidos não podem ter uma concentração por estarem em uma fase diferente. No entanto, o tamanho da partícula do sólido afeta a taxa de reação devido à área de superfície disponível para transferência de fase.
Temperatura de reação: A temperatura está relacionada à constante de taxa através da equação de Arrhenius: k = Ae^-Ea/RT
Onde Ea é a energia de ativação, R é a constante universal do gás e T é a temperatura absoluta em Kelvin. A é o fator de Arrhenius (frequência). e^-Ea/RT dá o número de partículas sob a curva que têm energia maior que a energia de ativação, Ea.
Catalisador: Na maioria dos casos, as reações ocorrem mais rapidamente com um catalisador porque requerem menos energia de ativação. Os catalisadores heterogêneos fornecem uma superfície molde na qual ocorre a reação, enquanto os catalisadores homogêneos formam produtos intermediários que liberam o catalisador durante uma etapa subsequente do mecanismo.
Outros fatores: Outros fatores, como a luz, podem afetar certas reações (fotoquímica).

Substituição nucleofílica

A substituição nucleofílica é uma classe fundamental de reações em química orgânica (e inorgânica), na qual um nucleófilo se liga seletivamente na forma de uma base de Lewis (como doador de pares de elétrons) com um complexo orgânico com ou ataca a carga positiva ou parcialmente positiva (+ve) de um átomo ou um grupo de átomos para substituir um grupo de saída. O átomo positivo ou parcialmente positivo, que é o aceptor do par de elétrons, é chamado de eletrófilo. Toda a entidade molecular do eletrófilo e do grupo de saída é geralmente chamada de substrato.
A substituição nucleofílica pode ser observada como duas vias diferentes – o S_N1 e S_N2 reação. Qual forma de mecanismo de reação – s_N1 ou S_N2 – ocorre, depende da estrutura dos compostos químicos, do tipo de nucleófilo e do solvente.

Tipos de desativação do catalisador

• Envenenamento por catalisador é o termo para a forte quimissorção de espécies em sítios catalíticos que bloqueiam locais para reação catalítica. O envenenamento pode ser reversível ou irreversível.
• A incrustação refere-se a uma degradação mecânica do catalisador, onde as espécies da fase fluida se depositam na superfície catalítica e nos poros do catalisador.
• A degradação térmica e a sinterização resultam na perda da área de superfície catalítica, área de suporte e reações ativas de suporte de fase.
• Formação de vapor significa uma forma de degradação química, onde a fase gasosa reage com a fase catalisadora para produzir compostos voláteis.
• As reações vapor-sólido e sólido-sólido resultam na desativação química do catalisador. O vapor, suporte ou promotor reage com o catalisador para que uma fase inativa seja produzida.
• O atrito ou esmagamento das partículas do catalisador resulta na perda de material catalítico devido à abrasão mecânica. A área de superfície interna do catalisador é perdida devido ao esmagamento induzido mecanicamente da partícula do catalisador.