Sonochemistry является применение ультразвука для химических реакций и процессов. Механизм, вызывающий сонохимических эффекты в жидкостях является феномен акустической кавитации.

Ультразвуковые лабораторные и промышленные устройства Hielscher используются в широком спектре сонохимических процессов. Ультразвуковая кавитация усиливает и ускоряет химические реакции, такие как синтез и катализ.

Сонохимические реакции

Следующие сонохимические эффекты можно наблюдать в химических реакциях и процессах:

• увеличение скорости реакции
• увеличение выхода реакции
• более эффективное использование энергии
• сонохимические способы переключения пути реакции
• улучшение рабочих характеристик катализаторов межфазного переноса
• избегание катализаторов межфазного переноса
• использование сырой нефти или технических реагентов
• активация металлов и твердых веществ
• увеличение реакционной способности реагентов или катализаторов (Нажмите здесь, чтобы прочитать больше о ультразвуке катализе)
• улучшение синтеза частиц
• покрытие из наночастиц

Преимущества ультразвуковых интенсифицированных химических реакций

Ультразвуковые химические реакции являются признанным методом интенсификации процессов в области химического синтеза и переработки. Используя силу ультразвуковых волн, эти реакции предлагают многочисленные преимущества по сравнению с традиционными методами, улучшая химический катализ и синтез. Турбо-быстрые коэффициенты преобразования, отличные выходы, повышенная селективность, повышенная энергоэффективность и снижение воздействия на окружающую среду являются основными преимуществами сонохимических реакций.

Таблица удара показывает некоторые заметные преимущества ультразвуковой реакции по сравнению с обычными химическими реакциями:

Ультразвуковая кавитация в жидкостях

Кавитация, то есть образование, рост и имплозивный коллапс пузырьков в жидкости. Кавитационный коллапс вызывает интенсивное локальное нагревание (~ 5000 K), высокое давление (~ 1000 атм) и огромные скорости нагрева и охлаждения (>109 К / сек) и струйных струй жидкости (~ 400 км / ч). (Суслик 1998)

Кавитация с использованием Uip1000hd:

кавитационные пузырьки вакуумные пузыри. Создается вакуум с помощью быстрой движущейся поверхности на одной стороне и инертной жидкости на другой. Полученные в результате разности давлений служат для преодоления когезии и адгезии силы внутри жидкости.

Кавитация может быть произведена по-разному, например, сопла Вентури, форсунки высокого давления, высокоскоростное вращение или ультразвуковые преобразователи. Во всех этих системах входная энергия преобразуется в трение, турбулентность, волны и кавитацию. Доля входной энергии, которая преобразуется в кавитацию, зависит от нескольких факторов, описывающих движение кавитационно-генерирующего оборудования в жидкости.

Интенсивность ускорения является одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективное преобразование энергии в кавитации. Высшее ускорение создает более высокие перепады давления. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность создания вакуума пузырьков вместо создания волн, распространяющихся через жидкость. Таким образом, чем выше ускорение, тем выше доля энергии, которая превращается в кавитации. В случае ультразвукового датчика, интенсивность ускорения описывается амплитудой колебаний.

Более высокие амплитуды приводят к более эффективному созданию кавитации. Промышленные устройства Heelscher Ultrasonics могут создавать амплитуды до 115 мкм. Эти высокие амплитуды позволяют получить коэффициент передачи мощности, что, в свою очередь, позволяет создавать плотности мощности до 100 Вт / см³.

В дополнение к интенсивности, жидкость должна быть ускорена таким образом, чтобы создать минимальные потери в плане завихрений, трения и генерации волн. Для этого, оптимальным способом является одностороннее направление движения.

Ультразвук используется из-за его влияния на процессы, такие как:

• Подготовка активированных металлов путем восстановления солей металлов
• генерация активированных металлов ультразвуком
• сонохимический синтез частиц путем осаждения металла (Fe, Cr, Mn, Co) оксидов, например для использования в качестве катализаторов
• пропитка металлов или галогенидов металлов на опорах
• подготовка активированных растворов металлов
• реакции с участием металлов с помощью на месте генерируется элементоорганических видов
• реакции с участием неметаллических твердых частиц
• кристаллизация и осаждение металлов, сплавов, цеолиты и других твердых тел
• изменение морфологии поверхности и размера частиц за счет столкновений между частицами с высокой скоростью
  • образование аморфных наноструктурных материалов, в том числе высоких поверхностных переходных области металлов, сплавов, карбидов, оксидов и коллоидов
  • агломерация кристаллов
  • Сглаживание и удаление оксидного покрытия пассивирующего
  • микроманипуляция (фракционирование) мелких частиц
• дисперсия твердых тел
• Получение коллоидов (Ag, Au, Q размера CdS)
• интеркаляции молекул гостя в принимающих неорганических слоистых твердых
• Sonochemistry полимеров
  • деградация и модификация полимеров
  • Синтез полимеров
• сонолиз органических загрязнителей в воде

Сонохимические оборудование

Большинство из упомянутых сонохимических процессов могут быть переоборудованы для работы в линию. Мы будем рады помочь Вам в выборе Сонохимические оборудования для ваших потребностей обработки. Для исследования и тестирования процессов, которые мы рекомендуем нашим лабораторные устройства или UIP1000hdT набор,

При необходимости, ЧМ и ATEX сертифицированы ультразвуковые приборы и реакторы (например, UIP1000-Exd) Доступны для обработки ультразвуком легковоспламеняющихся химических веществ и составов продуктов в опасных средах.

Ультразвуковая кавитация изменения с раскрытием цикла реакций

Ultrasonication является альтернативным механизмом для нагрева, давления, света или электричества, чтобы инициировать химические реакции. Джеффри С. МурЧарльз Р. Hickenboth, и их команда на Химический факультет в Университете штата Иллинойс в Урбана-Шампань б ультразвуковой мощности для запуска и манипулировать с раскрытием цикла реакции. Под ультразвуком, химические реакции генерируются продукты, отличные от тех, предсказанных орбитальных правил симметрии (Природа 2007, 446, 423). Группа, связанная механически чувствительных 1,2-дизамещенных benzocyclobutene изомеры двух цепей полиэтиленгликоля, применяется ультразвуковой энергии, и анализировали объемные решения с помощью C^{13 Год} спектроскопия ядерного магнитного резонанса. Спектры показали, что как цис-, так и транс-изомеров обеспечить такой же кольцевой открыл продукт, один ожидаемый от транс-изомера. В то время как тепловая энергия вызывает случайное броуновское движение реагентов, механическая энергия ультразвука обеспечивает направление движения атомов. Поэтому, кавитационные эффекты эффективно направлять энергию напрягает молекулу, изменения формы поверхности потенциальной энергии.

Высокоэффективные ультразвуковые аппараты для сонохимии

Hielscher Ultrasonics поставляет ультразвуковые процессоры для лабораторий и промышленности. Все ультразвуковые аппараты Hielscher являются очень мощными и надежными ультразвуковыми аппаратами и предназначены для непрерывной работы 24/7 при полной нагрузке. Цифровое управление, программируемые настройки, мониторинг температуры, автоматический протокол передачи данных и дистанционное управление браузером - это лишь некоторые особенности ультразвуковых аппаратов Hielscher. Разработанный для высокой производительности и комфортной работы, пользователи ценят безопасное и простое обращение с ультразвуковым оборудованием Hielscher. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher обеспечивают амплитуды до 200 мкм и идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: