Reaksionet sonokimike dhe sinteza

Sonokimia është aplikimi i ultrazërit në reaksionet dhe proceset kimike. Mekanizmi që shkakton efekte sonokimike në lëngje është fenomeni i kavitacionit akustik.

Pajisjet laboratorike dhe industriale tejzanor Hielscher përdoren në një gamë të gjerë procesesh sonokimike. Kavitacioni tejzanor intensifikon dhe përshpejton reaksionet kimike si sinteza dhe kataliza.

reaksionet sonokimike

Efektet e mëposhtme sonokimike mund të vërehen në reaksionet dhe proceset kimike:

• rritja e shpejtësisë së reagimit
• rritja e prodhimit të reaksionit
• përdorim më efikas të energjisë
• metoda sonokimike për ndërrimin e rrugës së reaksionit
• përmirësimi i performancës së katalizatorëve të transferimit të fazës
• shmangia e katalizatorëve të transferimit të fazës
• përdorimi i reagentëve të papërpunuar ose teknikë
• aktivizimi i metaleve dhe lëndëve të ngurta
• rritja e reaktivitetit të reagentëve ose katalizatorëve (klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth katalizës me asistencë ultrasonike)
• përmirësimi i sintezës së grimcave
• veshja e nanogrimcave

Përparësitë e reaksioneve kimike të intensifikuara me ultratinguj

Reaksionet kimike të promovuara me ultratinguj janë një teknikë e vendosur e intensifikimit të procesit në fushën e sintezës dhe përpunimit kimik. Duke shfrytëzuar fuqinë e valëve ultratinguj, këto reaksione ofrojnë përparësi të shumta ndaj metodave konvencionale, duke përmirësuar katalizimin dhe sintezën kimike. Normat e konvertimit të shpejtë turbo, rendimentet e shkëlqyera, selektiviteti i përmirësuar, efikasiteti i përmirësuar i energjisë dhe ndikimi i reduktuar në mjedis janë avantazhet kryesore të reaksioneve sonokimike.

Goditja e tabelës tregon disa avantazhe të spikatura të reagimit të nxitur në mënyrë ultrasonike kundrejt reaksioneve kimike konvencionale:

Kavitacion tejzanor në lëngje

Kavitacioni, që është formimi, rritja dhe kolapsi imploziv i flluskave në një lëng. Kolapsi kavitacional prodhon ngrohje intensive lokale (~5000 K), presione të larta (~1000 atm) dhe ritme të mëdha ngrohjeje dhe ftohjeje (>109 K/sek) dhe rryma avionësh të lëngshëm (~ 400 km/h). (Suslick 1998)

Kavitacioni duke përdorur UIP1000hd:

Flluskat e kavitacionit janë flluska vakum. Vakuumi krijohet nga një sipërfaqe me lëvizje të shpejtë në njërën anë dhe një lëng inert nga ana tjetër. Dallimet e presionit që rezultojnë shërbejnë për të kapërcyer forcat e kohezionit dhe ngjitjes brenda lëngut.

Kavitacioni mund të prodhohet në mënyra të ndryshme, të tilla si hundë Venturi, hundë me presion të lartë, rrotullim me shpejtësi të lartë ose transduktorë tejzanor. Në të gjitha ato sisteme, energjia hyrëse shndërrohet në fërkim, turbulenca, valë dhe kavitacion. Pjesa e energjisë hyrëse që shndërrohet në kavitacion varet nga disa faktorë që përshkruajnë lëvizjen e pajisjes gjeneruese të kavitacionit në lëng.

Intensiteti i nxitimit është një nga faktorët më të rëndësishëm që ndikon në shndërrimin efikas të energjisë në kavitacion. Nxitimi më i lartë krijon diferenca më të larta të presionit. Kjo nga ana tjetër rrit probabilitetin e krijimit të flluskave vakum në vend të krijimit të valëve që përhapen nëpër lëng. Kështu, sa më i madh të jetë nxitimi aq më i lartë është fraksioni i energjisë që shndërrohet në kavitacion. Në rastin e një dhënës tejzanor, intensiteti i nxitimit përshkruhet nga amplituda e lëkundjes.

Amplituda më të larta rezultojnë në një krijim më efektiv të kavitacionit. Pajisjet industriale të Hielscher Ultrasonics mund të krijojnë amplituda deri në 115 µm. Këto amplituda të larta lejojnë një raport të lartë transmetimi të fuqisë që nga ana tjetër lejon krijimin e densitetit të lartë të fuqisë deri në 100 W/cm³.

Përveç intensitetit, lëngu duhet të përshpejtohet në një mënyrë që të krijojë humbje minimale përsa i përket turbulencave, fërkimit dhe gjenerimit të valëve. Për këtë, mënyra optimale është një drejtim i njëanshëm i lëvizjes.

• përgatitja e metaleve të aktivizuara me reduktim të kripërave të metaleve
• gjenerimi i metaleve të aktivizuara me anë të sonikacionit
• sinteza sonokimike e grimcave nga precipitimi i oksideve të metaleve (Fe, Cr, Mn, Co), p.sh. për përdorim si katalizator
• impregnimi i metaleve ose halogjeneve të metaleve në mbështetëse
• përgatitja e solucioneve të metaleve të aktivizuara
• reaksionet që përfshijnë metale nëpërmjet llojeve të organoelementeve të krijuara në vend
• reaksionet që përfshijnë lëndë të ngurta jometalike
• kristalizimi dhe precipitimi i metaleve, lidhjeve, zeolitit dhe lëndëve të tjera të ngurta
• modifikimi i morfologjisë së sipërfaqes dhe madhësisë së grimcave nga përplasjet ndërgrimcash me shpejtësi të lartë
  • formimi i materialeve amorfe me nanostrukturë, duke përfshirë metalet kalimtare me sipërfaqe të lartë, lidhjet, karbitet, oksidet dhe koloidet
  • grumbullimi i kristaleve
  • lëmimi dhe heqja e veshjes oksidore pasivizuese
  • mikromanipulim (fraksionim) i grimcave të vogla
• dispersioni i lëndëve të ngurta
• përgatitja e koloideve (Ag, Au, CdS me madhësi Q)
• ndërthurja e molekulave të ftuar në trupa të ngurtë me shtresa inorganike bujtëse
• sonokimia e polimereve
  • degradimi dhe modifikimi i polimereve
  • sinteza e polimereve
• sonoliza e ndotësve organikë në ujë

pajisje sonokimike

Shumica e proceseve sonokimike të përmendura mund të përshtaten për të punuar në linjë. Ne do të jemi të lumtur t'ju ndihmojmë në zgjedhjen e pajisjeve sonokimike për nevojat tuaja të përpunimit. Për kërkimin dhe testimin e proceseve ne rekomandojmë pajisjet tona laboratorike ose Seti UIP1000hdT.

Nëse kërkohet, pajisjet dhe reaktorët ultrasonikë të certifikuar nga FM dhe ATEX (p.sh UIP1000-Exd) janë të disponueshme për sonikimin e kimikateve të ndezshme dhe formulimeve të produkteve në mjedise të rrezikshme.

Reaksionet e hapjes së unazës Ndryshon kavitacionin tejzanor

Ultratingulli është një mekanizëm alternativ ndaj nxehtësisë, presionit, dritës ose energjisë elektrike për të filluar reaksionet kimike. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, dhe ekipi i tyre në Fakulteti i Kimisë në Universitetin e Illinois në Urbana-Champaign përdori fuqinë tejzanor për të shkaktuar dhe manipuluar reaksionet e hapjes së unazave. Nën sonikacionin, reaksionet kimike gjeneruan produkte të ndryshme nga ato të parashikuara nga rregullat e simetrisë orbitale (Nature 2007, 446, 423). Grupi lidhi izomerët e benzociklobutenit të 1,2-të zëvendësueshëm mekanikisht të ndjeshëm me dy zinxhirë polietileni glikol, aplikoi energji ultrasonike dhe analizoi solucionet në masë duke përdorur C¹³ spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore. Spektrat treguan se të dy izomerët cis dhe trans ofrojnë të njëjtin produkt të hapur me unazë, atë që pritet nga izomeri trans. Ndërsa energjia termike shkakton lëvizje të rastësishme Brownian të reaktantëve, energjia mekanike e ultrazërit siguron një drejtim për lëvizjet atomike. Prandaj, efektet kavitacionale drejtojnë në mënyrë efikase energjinë duke e tendosur molekulën, duke riformuar sipërfaqen e energjisë potenciale.

Ultratinguj me Performancë të Lartë për Sonokimi

Hielscher Ultrasonics furnizon procesorë tejzanor për laborator dhe industri. Të gjithë ultrasonikët Hielscher janë makina ultratinguj shumë të fuqishme dhe të fuqishme dhe të ndërtuara për funksionim të vazhdueshëm 24/7 nën ngarkesë të plotë. Kontrolli dixhital, cilësimet e programueshme, monitorimi i temperaturës, protokollimi automatik i të dhënave dhe kontrolli në distancë i shfletuesit janë vetëm disa veçori të ultrasonikëve Hielscher. Projektuar për performancë të lartë dhe funksionim të rehatshëm, përdoruesit vlerësojnë trajtimin e sigurt dhe të lehtë të pajisjeve Hielscher Ultrasonics. Procesorët tejzanor industrial Hielscher ofrojnë amplituda deri në 200µm dhe janë idealë për aplikime të rënda. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë: