Sonokemijska Reakcija in Sinteza

Ultrazvočna kemija je uporaba ultrazvočnih kemičnih reakcij in procesov. Mehanizem povzročajo Sonokemijske učinke v tekočinah je pojav akustične kavitacije.

Hielscher ultrazvočni laboratorij in industrijske naprave se uporabljajo v številnih sonokemijskih procesov. Ultrasonic kavitacija stopnjuje in pospeši kemične reakcije, kot so sinteza in kataliza.

Sonokemijske Reakcije

lahko opazimo naslednje Sonokemijske učinki pri kemijskih reakcij in procesov:

• povečanje reakcijske hitrosti
• povečanje v reakcijski izhod
• učinkovitejša raba energije
• Sonokemijske metode za preklapljanje reakcije poti
• izboljšanje učinkovitosti katalizatorjev faznega prenosa
• izogibanje katalizatorjev faznega prenosa
• Uporaba surovih ali tehničnih reagenti
• aktiviranje kovin in trdnih snovi
• povečanje reaktivnosti reagentov ali katalizatorjev (Kliknite tukaj in preberite več o katalizo ultrazvočno pomaga)
• izboljšanje sinteze delcev
• premaz nanodelcev

Ultrasonic kavitacije v tekočine

Kavitacija, to je tvorba, rast in implozivni propad mehurčkov v tekočini. Kavitacijski kolaps povzroča intenzivno lokalno ogrevanje (~ 5000 K), visok tlak (~ 1000 atm) in ogromne stopnje ogrevanja in hlajenja (>109 K / sek) in tok tekočega curka (~ 400 km / h). (Suslick 1998)

Kavitacije mehurčki so vakuumski mehurčki. Podtlak se ustvari hitro premikajočega površino na eni strani ter inertnim tekočine na drugi strani. Dobljene razlike tlaka služi za premagovanje kohezije in adhezijske sile v tekočini.

Kavitacija se lahko proizvaja na različne načine, kot so šobe Venturi, visokotlačne šobe, vrtenje z visokim številom vrtljajev ali ultrazvočni pretvorniki. V vseh teh sistemih se vhodna energija pretvori v trenje, turbulence, valove in kavitacijo. Delež vhodne energije, ki se pretvori v kavitacijo, je odvisen od več dejavnikov, ki opisujejo gibanje opreme za kavitacijo, ki proizvaja v tekočini.

Intenzivnost pospeška, je eden izmed najpomembnejših dejavnikov, ki vplivajo učinkovito preoblikovanje energije v kavitacija. Višje pospešek ustvarja večje razlike tlaka. To pa poveča verjetnost za ustvarjanje vakuuma mehurčkov namesto ustvarjanja valov razmnoževalnega s tekočino. Tako je večji pospešek višji je delež energije, ki se preoblikuje v kavitacije. V primeru ultrazvočni pretvornik, je intenzivnost pospešek opisal amplitude nihanja.

Višje amplitude rezultirajo v bolj učinkoviti kavitaciji. Industrijske naprave Hielscher Ultrazvoka lahko ustvarijo amplitudo do 115 μm. Te visoke amplitude omogočajo razmerje prenosa moči, kar omogoča ustvarjanje gostote moči do 100 W / cm3.

Poleg intenzivnosti, je treba tekočino treba pospešiti tako, da ustvarjajo minimalne izgube v smislu turbulenc, trenja in generacije valov. Za to optimalen način, je enostranska smer gibanja.

Ultrazvok se uporablja zaradi njenih učinkov v procesih, kot so:

• priprava aktiviranih kovin z redukcijo kovinskih soli
• generacija aktivnega kovin s sonikacijo
• Sonokemijska sintezo delcev z obarjanjem kovin (Fe, Cr, Mn, Co) oksidov, npr za uporabo kot katalizatorji
• impregnacijo kovin ali kovinskih halogenidov na podstavke
• priprava aktiviranih kovinskih rešitev
• reakcije, ki vključujejo kovine prek in situ nastane organoelement vrste
• reakcije, ki vključujejo nekovinskih trdne snovi
• kristalizacija in padavine kovin, zlitin, zeoliti in druge trdne snovi
• sprememba morfologije površine in velikostjo delcev z veliko hitrostjo interparticle trkov
  • tvorbo amorfnih nanodelcev materialov, vključno z visoko specifično površino prehodnih kovin, zlitin, karbidi, oksidi in koloidi
  • aglomeracija kristali
  • glajenje in odstranitev prevleke pasiviranje oksida
  • Micromanipulation (predelavi) majhnih delcev
• disperzija trdnih snovi
• priprava koloidov (Ag, Au, Q velika CdS)
• interkalacijo gostujočih molekul v gostiteljske anorganske večplastna trdne snovi
• Ultrazvočna kemija polimerov
  • degradacije in spreminjanje polimerov
  • sinteza polimerov
• sonoliza organskih onesnažil v vodi

Sonokemijska oprema

Večina omenjenih Sonokemijske procesov se lahko naknadno na delo v vrstici. Veseli bomo, da vam pomagajo pri izbiri Sonokemijske opreme za vaše potrebe obdelave. Za raziskave in za testiranje procesov priporočamo našo laboratorijske naprave ali UIP1000hdT niz.

Če je potrebno, FM in ATEX certifikat ultrazvočne naprave in reaktorjev (npr UIP1000-exd) So na voljo za ultrazvočno razbijanje vnetljivih kemikalij in formulacije zdravila v nevarnih okoljih.

Ultrasonic kavitacije Spremembe Ring-Odpiranje reakcije

Ultrasonication je alternativni mehanizem na vročino, tlak, svetloba ali električne energije, da sproži kemične reakcije. Jeffrey S. MooreCharles R. Hickenboth, in njihova ekipa Na Kemija fakulteta na University of Illinois v Urbana-Champaign Rabljeni ultrazvočno moč sprožiti in manipulacijo-obročnih odpiranje reakcije. Pod ultrazvočno razbijanje, kemijske reakcije ustvarili izdelke drugačne od tistih, ki jih orbital pravil simetrije napovedanih (Nature 2007, 446, 423). Skupina povezano mehansko občutljive 1,2-disubstituiran benzociklobuten izomere dvema polietilenglikolnih verig, ki se uporablja ultrazvočno energijo, in analizirajo v razsutem stanju rešitve s pomočjo C¹³ jedrska magnetna resonančna spektroskopija. Spektri so pokazali, da obe cis in trans izomerov zagotoviti enako odprtim obročem proizvod, ga pričakovali od trans izomera. Medtem ko je toplotna energija povzroči naključno Brownovo gibanje reaktantov, mehanske energije ultrazvoka omogoča smer atomski gibi. Zato kavitacijski učinki učinkovito usmerja energijo z napenjanjem molekule, preoblikovanje potencialno energijo površino.

literatura

Suslick, KS (1998): Kirk-Othmerjevem Enciklopedija kemijsko tehnologijo; 4. Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

Suslick, K. S .; Didenko, Y .; Fang, M. M .; Hyeon, T .; Kolbeck, K. J .; McNamara, W. B. III; Mdleleni, M. M .; Wong, M. (1999): Akustični Kavitacija in njeni kemični Posledice, v: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.