Ультразвуковая технология Хильшера

Сонокатализ – Ультразвуковой катализ

Обработка ультразвук воздействует на реакционную способности катализатора в процессе катализа повышенного массопереносом и ввод энергии. В гетерогенном катализе, где катализатор находится в другой фазе к реагентам, ультразвуковые дисперсии увеличивает площадь поверхности, доступной для реагентов.

Предпосылки катализ

Катализ является процессом, в котором темп химическая реакция увеличивается (Или уменьшен) с помощью катализатора. Производство многих химических веществ включает в себя катализ. Влияние на скорость реакции зависит от частоты контакта реагентов в лимитирующей стадии. В общем, катализаторы увеличивают скорость реакции и снизить энергию активации, обеспечивая альтернативный путь реакции к реакционному продукту. Для этого катализаторы вступают в реакцию с одним или более реагентами с образованием промежуточных соединений, которые затем получают конечный продукт. Последний шаг регенерирует катализатор. От понижения энергии активацииБольше столкновения молекул имеет энергию, необходимую для достижения переходного состояния. В некоторых случаях используются катализаторы изменить селективности химической реакции.

Диаграмма иллюстрирует эффект катализатора в химической реакции X + Y производить Z Teh диаграмма справа иллюстрирует эффект катализатора в химической реакции X + Y с получением Z. Катализатор обеспечивает альтернативный путь (зеленый) с более низкой энергией активации Ea.

Эффекты Ultrasonication

Акустическая длина волны в жидкостях колеблется от 110 до 0,15 мм для частот между 18 кГц и 10 МГц. Это значительно выше молекулярных размеров. По этой причине нет прямого соединения акустического поля с молекулами химического вида. Эффекты ультразвуковой ультразвуковой в значительной степени являются результатом Ультразвуковая кавитация в жидкостях. Таким образом, ультразвуковая помощь катализ требует, по меньшей мере, один реагента находиться в жидкой фазе. Ultrasonication способствует гетерогенного и гомогенного катализа во многих отношениях. Индивидуальные эффекты могут быть повышены или уменьшены адаптацией ультразвуковой амплитуды и давления жидкости.

Ультразвуковая Диспергирование и эмульсионный

Химические реакции с участием реагентов и катализатора более чем одной фазы (неоднородный катализ) ограничиваются фазовой границей, поскольку это единственное место, где присутствует реагент, а также катализатор. Воздействие реагентов и катализатора друг на друга является Ключевой фактор для многих химических реакций многофазных, По этой причине, удельная площадь поверхности границы раздела фаз становится влиятельным для скорости химической реакции.

На рисунке показано соотношение между размером частиц и площади поверхностиUltrasonication является очень эффективным средством для дисперсия твердых тел и для эмульгирование жидкостей. Уменьшая размер частицы/капли, общая площадь поверхности фазовой границы увеличивается одновременно. На рисунке слева показана корреляция между размером частиц и площадью поверхности в случае сферических частиц или капель (Нажмите, чтобы увеличить его!). По мере увеличения фазовой пограничной поверхности увеличивается и скорость химической реакции. Для многих материалов ультразвуковое кавитация может сделать частицы и капли очень мелкий размер – зачастую значительно ниже 100 нм, Если дисперсия или эмульсия, становится, по меньшей мере, временно стабильной, применение Ультразвук может требоваться только на начальной фазе химической реакции. Встроенный ультразвуковой реактор для первоначального смешения реагентов и катализатора может генерировать мелкие частицы размером капель / в очень короткий промежуток времени и при высоких скоростях потока. Он может применяться даже для высоковязких сред.

Массообменных

Когда реагенты реагируют на фазовую границу, продукты химической реакции накапливаются на контактной поверхности. Это блокирует другие молекулы реагента от взаимодействия на этой границе фазы. Механические силы сдвига, вызванные кавитационными струйными потоками и акустической потоковой передачей, приводят к турбулентному потоку и переносу материала из поверхностей частиц или капель. В случае капель, высокий сдвига может привести к объединению и последующему образованию новых капель. По мере прогрессирования химической реакции может потребоваться повторное соникирование, например двухступенчатая или рециркуляция, максимальное воздействие реагентов,

Энергия ввода

Ультразвуковая кавитация является уникальным способом поместить энергию в химические реакции, Сочетание высокой скорости жидких струй, высокого давления (>1000atm) и высокие температуры (>5000K), огромные отопления и охлаждения (>10 Лет9 До 9Канзас-1) Происходит локально концентрируют при имплозийным сжатии кавитационных пузырьков. Кеннет Суслик says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Повышение реакционной способности

Кавитационная эрозия на поверхности частиц генерирует непассивированную, высокий реакционную поверхность, Короткоживущие высокие температуры и давления способствуют молекулярное разложение и повышение реакционного многих химических соединений. Ультразвуковое облучение может быть использовано при получении катализаторов, например, для получения агрегатов частиц тонкого размера. Это производит аморфные катализаторы частицы с высокой удельной поверхностью площадь. Из-за этой совокупной структуры, такие катализаторы могут быть отделены от продуктов реакции (т.е. путем фильтрации).

ультразвуковая очистка

Часто катализ включает в себя нежелательные побочные продукты, загрязнения или примесей в реагентах. Это может привести к деградации и загрязнению на поверхности твердых катализаторов. Загрязнение уменьшает поверхность открытых катализаторов и, следовательно, снижает его эффективность. Она не должна быть удалена ни во время процесса, ни в интервалах переработки с использованием других химических веществ процесса. Ультразвуковая защита является эффективным средством чистые катализаторы или содействовать процессу утилизации катализатора, Ультразвуковая очистка является, вероятно, наиболее распространенным и известным применением ультразвука. Соударения кавитационных струй жидкости и ударных волн до 104атм может создавать локализованные силы сдвига, эрозию и поверхность точечную коррозию. Для частиц мелкого размера, высокая скорость столкновения между частицами приводит к эрозии поверхности и даже измельчение и обогащение, Эти столкновения могут вызвать локальные температуры преходящих воздействий ок. 3000K. Suslick продемонстрировал, что ультразвуковой эффективно удаляет оксидные покрытия поверхности, Удаление таких пассивирующих покрытий значительно повышает скорость реакции для широкого спектра реакций (Суслик 2008). Применение ультразвука помогает снизить проблему обрастания твердого дисперсного катализатора в процессе катализа и вносит вклад в очистку в процессе утилизации катализатора.

Примеры ультразвуковых катализа

Есть множество примеров для ультразвука катализа и для ультразвуковой подготовки гетерогенных катализаторов. Мы рекомендуем Сонокатализ Статья Кеннета Suslick для комплексного внедрения. Хильшер поставляет ультразвуковые реакторы для приготовления катализаторов или катализаторов, такой как Каталитические переэтерификации для производства methylesters (т.е. жирных Метиловый = биодизель),

Ультразвуковое оборудование для Sonocatalysis

Ультразвуковой реактор с 7 х 1KW ультразвуковых процессоров UIP1000hdHielscher производит ультразвуковые приборы для использования в любой масштаб и для Разнообразие процессов, Это включает лаборатория Озвучивание в небольших пузырьках, а также промышленные реакторы и проточные ячейки, Для начального испытания процесса в лаборатории масштаба UP400S (400 Вт) очень подходит. Он может быть использован для пакетных процессов, а также для встроенного озвучивания. Для тестирования и оптимизации процессов до масштабов, мы рекомендуем использовать UIP1000hd (1000 Вт), Так как это единицы является очень гибкой и результаты кон масштабируется линейно зависит от любого большей емкости. Для полных масштабов производства, мы предлагаем ультразвуковые устройства до 10 кВт а также 16кВт мощность ультразвука. Кластеры нескольких таких блоков обеспечивают очень высокий потенциал обработки.

Мы будем рады поддержать ваше тестирование процесса, оптимизации и расширения масштабов. Поговори с нами О подходящее оборудование или посетить нашу лабораторию процесса,

Запросить дополнительную информацию!

Пожалуйста, заполните эту форму, чтобы запросить дополнительную информацию о сонокатализ и ультрасонически ассистированный катализ.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература по Sonocatalysis и ультразвук катализа

Suslick, К. S .; Диденко, Y .; Fang, М. М .; Хён, Т .; Kolbeck, К. Дж .; Макнамара, В. Б. III; Mdleleni, М. М .; Вонг, М. (1999): Акустическая кавитация и его химические последствия, в: Phil. Сделка Рой. Soc. A, 1999, 357, 335-353.

Suslick, К. С. Skrabalak, С. Е. (2008): "Sonocatalysis" В Справочнике гетерогенного катализа, вып. 4; Эртл, G .; Knzinger, Н .; Schth, F .; Weitkamp J., ред .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, стр 2006-2017..