Teknologjia e ultrazërit Hielscher

Sonocatalysis – Catalysis ndihmuar ultrasonically

Ultrasonication ndikon reaktivitet katalizator gjatë katalizimit me anë të rritjes së transferimit të masës dhe inputeve të energjisë. Në katalizator heterogjen, ku katalizatori është në një fazë të ndryshme ndaj reaguesve, dispersioni tejzanor rrit sipërfaqen në dispozicion të reagentëve.

Historiku i katalizës

Kataliza është proces në të cilin shkalla e a reagimi kimik është rritur (ose ulur) me anë të një katalizatori. Prodhimi i shumë kimikateve përfshin katalizat. Ndikimi në normën e reagimit varet nga frekuenca e kontaktit të reagentëve në hapin e përcaktimit të normës. Në përgjithësi, katalizatorët rrisin shkallën e reagimit dhe ulin energjinë e aktivizimit duke siguruar një rrugë alternative reagimi ndaj produktit të reagimit. Për këtë katalizatorët reagojnë me një ose më shumë reagentë për të formuar ndërmjetëse që më pas japin produktin përfundimtar. Hapi i fundit rigjeneron katalizatorin. nga duke ulur energjinë e aktivizimit, goditjet më molekulare kanë energjinë e nevojshme për të arritur shtetin në tranzicion. Në disa raste përdoren katalizatorët për të ndryshuar selektivitetin e një reaksioni kimik.

Diagrami ilustron efektin e një katalizatori në një reaksion kimik X + Y për të prodhuar Z The diagramë në të djathtë ilustron efektin e një katalizatori në një reaksion kimik X + Y për të prodhuar Z. Katalizatori siguron një rrugë alternative (e gjelbër) me një aktivizim më të ulët të Energjisë Ea.

Efektet e Ultrasonication

Gjatesia vale akustike në lëngje varion nga përafërsisht. 110 deri në 0.15mm për frekuencat midis 18kHz dhe 10MHz. Kjo është dukshëm mbi përmasat molekulare. Për këtë arsye, nuk ka bashkim të drejtpërdrejtë të fushës akustike me molekulat e një lloji kimik. Efektet e ultrasonication janë në një shkallë të madhe një rezultat i cavitation tejzanor në lëngje. Prandaj, katalizatori i asistuar ultrasonically kërkon që të paktën një reagent të jetë në fazën e lëngshme. Ultrasonication kontribuon në catalysis heterogjene dhe homogjene në shumë mënyra. Efektet individuale mund të promovohen ose reduktohen duke përshtatur amplitudën tejzanor dhe presionin e lëngët.

Tejzanor dispersion dhe emulsifying

Reaksionet kimike që përfshijnë reagentët dhe një katalizator me më shumë se një fazë (katalizatori heterogjen) janë të kufizuara në kufirin e fazës, pasi ky është i vetmi vend ku janë të pranishëm reagentët si dhe katalizatori. Ekspozimi i reagentëve dhe i katalizatorit me njëri-tjetrin është a faktor kyç për shumë reagime kimike shumëfazore. Për këtë arsye, sipërfaqja specifike e kufirit të fazës bëhet me ndikim për shkallën kimike të reagimit.

Grafiku tregon korrelacionin midis madhësisë së grimcave dhe sipërfaqesUltrasonication është një mjet shumë efektiv për të shpërndarja e solids dhe për emulsifikimi i lëngjeve. Duke reduktuar madhësinë e grimcave / pikëzës, sipërfaqja totale e kufirit të fazës rritet në të njëjtën kohë. Grafiku në të majtë tregon korrelacionin midis madhësisë së grimcave dhe sipërfaqes në rast të grimcave sferike ose pikave (Kliko për pamje më të madhe!). Ndërsa sipërfaqja e kufirit të fazës rritet kështu shkalla e reagimit kimik. Për shumë materiale cavitation tejzanor mund të bëjë grimcat dhe pikat e madhësi shumë të mirë – shpesh në mënyrë të konsiderueshme nën 100 nanometra. Nëse dispersioni ose emulsioni bëhet të paktën përkohësisht i qëndrueshëm, aplikimi i ultrasonics mund të kërkohet vetëm në një fazë fillestare e reagimit kimik. Një reaktor ultravjollë inline për përzierjen fillestare të reagentëve dhe katalizatorit mund të krijojë grimca / pikat e madhësisë së gjobës në kohë shumë të shkurtër dhe në nivele të larta të rrjedhjes. Mund të aplikohet edhe në mediat shumë të trashë.

Mass-Transfer

Kur reagentët reagojnë në një kufi fazor, produktet e reaksionit kimik grumbullohen në sipërfaqen e kontaktit. Kjo i bllokon molekulat e tjera të reagentit që të ndërveprojnë në këtë kufi të fazës. Forcat qethëse mekanike të shkaktuara nga rrjedhat e kalimeve cavitational dhe rrjedhjes akustike rezulton në rrjedhën e trazuar dhe transportin e materialit nga dhe në sipërfaqe të grimcave ose të pikave. Në rastin e pikave, qethja e lartë mund të çojë në bashkimin dhe formimin pasues të pikave të reja. Ndërsa reagimi kimik përparon me kalimin e kohës, mund të kërkohet një sonikim i përsëritur, p.sh. në dy faza ose recirkulim maksimizuar ekspozimin e reagentëve.

Hyrja e Energjise

Cavitation tejzanor është një mënyrë unike për të vënë energji në reagime kimike. Një kombinim i avionëve me lëngje me shpejtësi të lartë, presion të lartë (>1000atm) dhe temperaturat e larta (>5000K), nivele të larta të ngrohjes dhe ftohjes (>109Ks-1) ndodhin lokalisht të përqendruar gjatë compression implosive e flluska cavitational. Kenneth Suslick says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

Rritja e reaktivitetit

Erozioni cavitational në sipërfaqet e grimcave gjeneron sipërfaqe të paspecifikuara, shumë reaktive. Temperaturat e larta dhe presionet afatshkurtra kontribojnë dekompozimi molekular dhe rrit reaktivitetin e shumë llojeve kimike. Xhirimi tejzanor mund të përdoret në përgatitjen e katalizatorëve, p.sh. për të prodhuar agregate të grimcave me madhësi të madhe. Kjo prodhon katalizator amorf grimcat e sipërfaqes së lartë specifike zona. Për shkak të kësaj strukture agregate, katalizatorë të tillë mund të ndahen nga produktet e reagimit (dmth. Me filtrim).

Pastrim tejzanor

Shpesh katalizimi përfshin nënproduktet e padëshiruara, kontaminimet ose papastërtitë në reagentë. Kjo mund të çojë në degradim dhe fouling në sipërfaqen e katalizatorëve të ngurta. Fouling zvogëlon sipërfaqen e ekspozuar të katalizatorit dhe prandaj zvogëlon efikasitetin e saj. Nuk ka nevojë të hiqet gjatë procesit ose në intervale të riciklimit duke përdorur kimikate të tjera të procesit. Ultrasonication është një mjet efektiv për të katalizatorët e pastër ose ndihmojnë procesin e riciklimit të katalizatorit. Pastrimi tejzanor është ndoshta aplikimi më i zakonshëm dhe i njohur i ultrasonics. Ndikimi i avionëve të lëngshëm cavitational dhe valë shoku deri në 104atm mund të krijojë forca qethëse të lokalizuara, erozion dhe pitting sipërfaqe. Për grimcat e madhësive të mëdha, përplasjet me shpejtësi të lartë ndër-grimcave çojnë në erozion sipërfaqësor dhe madje bluarje dhe bluarje. Këto goditje mund të shkaktojnë temperatura lokale të ndikimit të përafërsisht. 3000K. Suslick demonstroi, se ultrasonication në mënyrë efektive heq sipërfaqet e oksidit të sipërfaqes. Heqja e veshjeve të tilla pasivuese përmirëson ndjeshëm normat e reagimit për një shumëllojshmëri reagimesh (Suslick 2008). Aplikimi i ultrasonics ndihmon për të ulur problemin fouling e një katalizator të shpërndarë të ngurta gjatë catalysis dhe kontribuon në pastrimin gjatë procesit riciklimit katalizator.

Shembuj të katalizatorit tejzanor

Ekzistojnë shembuj të shumtë për katalizën ultrasonically assisted dhe për përgatitjen tejzanor të katalizatorëve heterogjene. Ne rekomandojmë Sonocatalysis artikull nga Kenneth Suslick për një hyrje gjithëpërfshirëse. Hielscher furnizon reaktorë tejzanorë për përgatitjen e katalizatorëve ose katalizatorëve, të tilla si transesterifikimi katalitik për prodhimin e methylesters (p.sh. metilester yndyror = bionaftë).

Pajisje tejzanor për Sonocatalysis

Reaktor tejzanor me 7 x 1kW procesorë tejzanor UIP1000hdHielscher prodhon pajisje tejzanor për përdorim në çdo shkallë dhe për një shumëllojshmëria e proceseve. Kjo perfshin sonication lab në shishe të vogla, si dhe reaktorët industrialë dhe qelizat e rrjedhjes. Për provë fillestare të procesit në shkallë laboratorike UP400S (400 vat) është shumë i përshtatshëm. Ajo mund të përdoret për proceset grumbull, si dhe për sonication inline. Për testimin e proceseve dhe optimizimin përpara rritjes, ne rekomandojmë përdorimin e UIP1000hd (1000 watts), pasi që këto njësi janë shumë të adaptueshme dhe rezultatet janë të shkallëzuara lineare me çdo kapacitet më të madh. Për prodhimin në shkallë të plotë ne ofrojmë pajisje tejzanor deri në 10KW dhe 16kW energji tejzanor. Grupet e disa njësive të tilla ofrojnë kapacitete përpunuese shumë të larta.

Ne do të jemi të lumtur për të mbështetur testimin tuaj të procesit, optimizimin dhe shkallëzimin. Bisedoni me ne rreth pajisjeve të përshtatshme ose vizitoni laboratorin tonë të procesit.

Kërkoni më shumë informacion!

Ju lutemi plotësoni këtë formular për të kërkuar më shumë informacion rreth sonocatalizës dhe katalizës ultrasonically assisted.









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Literatura për Sonocatalysis dhe Catalysis Ultrasonically Assisted

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, BB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Cavitation Akustike dhe Pasojat e saj Kimike, në: Phil. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.

Suslick, KS; Skrabalak, SE (2008): "Sonocatalysis" Në Doracakun e Katalizës Heterogjene, vol. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, F .; Weitkamp, J., Eds .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, f. 2006-2017.