Sonokimia: Shënime për aplikim

Sonokimia është efekti i kavitacionit tejzanor në sistemet kimike. Për shkak të kushteve ekstreme që ndodhin në kavitacion “pikë e nxehtë”, ultratingulli i fuqisë është një metodë shumë efektive për të përmirësuar rezultatin e reagimit (rendiment më i lartë, cilësi më i mirë), konvertimin dhe kohëzgjatjen e një reaksioni kimik. Disa ndryshime kimike mund të arrihen vetëm me sonikacion, si p.sh. veshja e kallajit me madhësi nano prej titani ose alumini.

Gjeni më poshtë një përzgjedhje të grimcave dhe lëngjeve me rekomandime përkatëse, si të trajtoni materialin në mënyrë që të bluani, shpërndani, deaglomeroni ose modifikoni grimcat duke përdorur një homogjenizues tejzanor.

Gjeni më poshtë disa protokolle sonikimi për reaksione të suksesshme sonokimike!

Sipas rendit alfabetik:

α-epoksiketonet – Reagimi i hapjes së unazës

Aplikimi me ultratinguj:
Hapja e unazës katalitike të α-epoksiketoneve u krye duke përdorur një kombinim të metodave ultratinguj dhe fotokimike. 1-benzil-2,4,6-trifenilpiridinium tetrafluoroborat (NBTPT) janë përdorur si fotokatalizues. Me kombinimin e sonikimit (sonokimi) dhe fotokimisë së këtyre përbërjeve në prani të NBTPT, u arrit hapja e unazës së epooksidit. U demonstrua se përdorimi i ultrazërit rriti ndjeshëm shkallën e reagimit të shkaktuar nga foto. Ekografia me ultratinguj mund të ndikojë seriozisht në hapjen e unazave fotokatalitike të α-epoksiketoneve kryesisht për shkak të transferimit efikas të masës së reaktantëve dhe gjendjes së ngacmuar të NBTPT. Gjithashtu ndodh transferimi i elektroneve midis specieve aktive në këtë sistem homogjen duke përdorur sonication
më shpejt se sistemi pa sonikacion. Rendimentet më të larta dhe koha më e shkurtër e reagimit janë avantazhet e kësaj metode.

Hapja e unazave fotokatalitike të α-epoksiketoneve me ndihmën e ultrazërit (studim dhe grafik: ©Memarian et al 2007)

Protokolli i tingullit:
α-Epoksiketonet 1a-f dhe 1-benzil-2,4,6-trifenilpiridinium tetrafluoroborat 2 u përgatitën sipas procedurave të raportuara. Metanoli u ble nga Merck dhe u distilua para përdorimit. Pajisja tejzanor e përdorur ishte një aparat sondë tejzanor UP400S nga Hielscher Ultrasonics GmbH. Një bri zhytjeje tejzanor S3 (i njohur gjithashtu si sonda ose sonotrode) që lëshon ultratinguj 24 kHz në nivele intensiteti të sintonizueshëm deri në densitetin maksimal të fuqisë zanore prej 460 Wcm^-2 është përdorur. Sonicizimi u krye në 100% (amplituda maksimale 210μm). Sonotrode S3 (thellësia maksimale e zhytjes prej 90 mm) u zhyt drejtpërdrejt në përzierjen e reagimit. Rrezatimi UV u krye duke përdorur një llambë merkuri me presion të lartë 400 W nga Narva me ftohje të mostrave në xhami Duran. Të ¹Spektrat H NMR të përzierjes së fotoprodukteve u matën në CDCl₃ solucione që përmbajnë tetrametilsilan (TMS) si standard i brendshëm në një Bruker drx-500 (500 MHz). Kromatografia përgatitore e shtresës (PLC) u krye në 20 × 20 cm² pllaka të veshura me shtresë 1mm Merck silica gel PF₂₅₄ përgatitet duke aplikuar silicën në formë pluhuri dhe tharje në ajër. Të gjitha produktet janë të njohura dhe të dhënat e tyre spektrale janë raportuar më herët.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S me bri tejzanor S3
Referencë/ Punim Kërkimor:
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): Hapja e unazave katalitike fotosonokimike të α-epoksiketoneve. Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007.

Katalizator alumini/nikel: Nano-strukturim i Al/Ni Aliazhit

Aplikimi me ultratinguj:
Grimcat Al/Ni mund të modifikohen në mënyrë sonokimike nga nano-strukturimi i aliazhit fillestar Al/Ni. Therbey, prodhohet një katalizator efektiv për hidrogjenizimin e acetofenonit.
Përgatitja tejzanor e katalizatorit Al/Ni:
5 g të lidhjes komerciale Al/Ni u shpërndanë në ujë të pastruar (50 mL) dhe u sonikuan deri në 50 min. me sonikatorin e tipit sondë me ultratinguj UIP1000hd (1kW, 20kHz) i pajisur me bririn tejzanor BS2d22 (sipërfaqja e kokës prej 3,8 cm²) dhe përforcuesi B2-1.8. Intensiteti maksimal është llogaritur të jetë 140 Wcm⁻² në amplitudë mekanike 106μm. Për të shmangur rritjen e temperaturës gjatë sonikimit, eksperimenti u krye në një qelizë termostatike. Pas sonikimit, kampioni u tha në vakum me një armë nxehtësie.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd me sonotrode BS2d22 dhe booster bri B2–1.2
Referencë/ Punim Kërkimor:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Feri, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): Aktivizimi Sonokimik i Katalizatorit të Hidrogjenimit Al/Ni. Materialet Funksionale të Avancuara 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

Transesterifikimi i bionaftës duke përdorur katalizator MgO

Aplikimi me ultratinguj:
Reagimi i transesterifikimit u studiua nën përzierjen e vazhdueshme tejzanor me sonikatorin UP200S për parametra të ndryshëm si sasia e katalizatorit, raporti molar i metanolit dhe vajit, temperatura e reagimit dhe kohëzgjatja e reagimit. Eksperimentet e grupit u kryen në një reaktor qelqi të fortë (300 ml, me diametër të brendshëm 7 cm) me dy kapak të tokëzuar në qafë. Njëra qafë ishte e lidhur me sonotrode titani S7 (diametri i majës 7 mm) të procesorit tejzanor UP200S (200W, 24kHz). Amplituda e ultrazërit u vendos në 50% me 1 cikël në sekondë. Përzierja e reagimit u sonikua gjatë gjithë kohës së reagimit. Qafa tjetër e dhomës së reaktorit ishte e pajisur me një kondensator prej çeliku inoks të përshtatur, të ftohur me ujë, për të refluksuar metanolin e avulluar. I gjithë aparati u vendos në një banjë vaji me temperaturë konstante të kontrolluar nga një kontrollues i temperaturës me derivat integral proporcional. Temperatura mund të rritet deri në 65°C me një saktësi prej ±1°C. Si material për transesterifikimin e bionaftës u përdor vaji i mbeturinave, metanol 99,9% i pastër. MgO me madhësi nano (shirit magnezi) të depozituar nga tymi u përdor si katalizator.
Një rezultat i shkëlqyer i konvertimit është marrë në 1.5 wt% katalizator; Raporti molar i vajit të metanolit 5:1 në 55°C, një konvertim prej 98.7% u arrit pas 45 minutash.
Rekomandim për pajisjen:
UP200S me sonotrode tejzanor S7
Referencë/ Punim Kërkimor:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P.(): Studime mbi prodhimin sono-kimik të bionaftës duke përdorur katalizator Nano MgO të depozituar nga tymi. Buletini i Inxhinierisë së Reaksioneve Kimike & Catalysis 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Sinteza e nanokompozitit të kadmiumit (II)-tioacetamid

Aplikimi me ultratinguj:
Nanokompozitët e kadmiumit (II)-tioacetamid u sintetizuan në prani dhe mungesë të alkoolit polivinil nëpërmjet rrugës sonokimike. Për sintezën sonokimike (sonosintezë), u hodhën 0,532 g dihidrat acetat kadmiumi (II) (Cd(CH3COO)2,2H2O), 0,148 g tioacetamid (TAA, CH3CSNH2) dhe 0,664 g dissolid kaliumi (KI2mL). ujë të dejonizuar të dyfishtë të distiluar. Kjo zgjidhje u sonikua me një ultrasonikë të tipit sondë të fuqisë së lartë UP400S (24 kHz, 400W) në temperaturën e dhomës për 1 orë. Gjatë sonifikimit të përzierjes së reaksionit, temperatura u rrit në 70-80 gradë C, e matur nga një termoelement hekur-konstantin. Pas një ore u formua një precipitat i verdhë i ndezur. Është izoluar me centrifugim (4000 rpm, 15 min), është larë me ujë të dyfishtë të distiluar dhe më pas me etanol absolut për të hequr papastërtitë e mbetura dhe në fund është tharë në ajër (rendimenti: 0,915 g, 68%). dhjetor f.200°C. Për përgatitjen e nanokompozitit polimer, 1,992 g alkool polivinil u tretën në 20 mL ujë të dejonizuar të dyfishtë të distiluar dhe më pas u shtuan në tretësirën e mësipërme. Kjo përzierje u rrezatua në mënyrë ultrasonike me sondën tejzanor UP400S për 1 orë kur u formua një produkt portokalli i ndezur.
Rezultatet e SEM treguan se në prani të PVA madhësitë e grimcave u ulën nga rreth 38 nm në 25 nm. Më pas ne sintetizuam nanogrimcat gjashtëkëndore CdS me morfologji sferike nga zbërthimi termik i nanokompozitit polimerik, kadmium(II)-tioacetamid/PVA si pararendës. Madhësia e nanogrimcave CdS u mat me XRD dhe SEM dhe rezultatet ishin në përputhje shumë të mirë me njëra-tjetrën.
Ranjbar etj. (2013) zbuloi gjithashtu se nanokompoziti polimer Cd(II) është një pararendës i përshtatshëm për përgatitjen e nanogrimcave të sulfurit të kadmiumit me morfologji interesante. Të gjitha rezultatet zbuluan se sinteza tejzanor mund të përdoret me sukses si një metodë e thjeshtë, efikase, me kosto të ulët, miqësore me mjedisin dhe shumë premtuese për sintezën e materialeve në shkallë nano pa pasur nevojë për kushte të veçanta, si temperatura e lartë, kohët e gjata të reagimit dhe presioni i lartë. .
Rekomandim për pajisjen:
UP400S
Referencë/ Punim Kërkimor:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Sinteza dhe Karakterizimi i Nanokompoziteve Kadmium-Tioacetamid. Int. J. Nanosci. Nanoteknol. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – E veshur me ultratinguj me Acid Stearik

Aplikimi me ultratinguj:
Veshje tejzanor e nano-precipituar CaCO₃ (NPCC) me acid stearik për të përmirësuar shpërndarjen e tij në polimer dhe për të reduktuar grumbullimin. 2 g nano-precipituar CaCO të pa veshur₃ (NPCC) është sonikuar me sonikatorin UP400S në 30 ml etanol. 9% peshë e acidit stearik është tretur në etanol. Etanoli me acid stearik u përzie më pas me suspensionin e sonifikuar.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S me sonotrode me diametër 22 mm (H22D) dhe qelizë rrjedhëse me xhaketë ftohëse
Referencë/ Punim Kërkimor:
Kow, KW; Abdullah, KE; Aziz, AR (2009): Efektet e ultrazërit në veshjen e CaCO3 të nano-precipituar me acid stearik. Azia‐Paqësori Revista e Inxhinierisë Kimike 4/5, 2009. 807-813.

Silani i dopuar me nitrat ceriumi

Aplikimi me ultratinguj:
Si nënshtresa metalike u përdorën panele çeliku të karbonit të mbështjellë të ftohtë (6.5cm, 6.5cm, 0.3cm; të pastruara kimikisht dhe të lëmuara mekanikisht). Përpara aplikimit të veshjes, panelet u pastruan në mënyrë ultrasonike me aceton dhe më pas u pastruan me një tretësirë alkaline (0.3 mol L1 NaOH) në 60°C për 10 min. Për t'u përdorur si abetare, përpara trajtimit paraprak të substratit, një formulim tipik që përfshin 50 pjesë të γ-glicidoksipropiltrimetoksisilanit (γ-GPS) u hollua me rreth 950 pjesë metanol, në pH 4.5 (i rregulluar me acid acetik) dhe u lejua për hidrolizën e silani. Procedura e përgatitjes për silanin e dopuar me pigmente nitrat ceriumi ishte e njëjtë, përveç se 1, 2, 3 % wt nitrat ceriumi iu shtua tretësirës së metanolit përpara shtimit të (γ-GPS), më pas kjo tretësirë u përzie me një përzierës me helikë në 1600 rpm për 30 min. në temperaturën e dhomës. Më pas, dispersionet që përmbajnë nitratin e ceriumit u sonikuan për 30 minuta në 40°C me një banjë ftohëse të jashtme. Procesi i ultrazërit u krye me ultratingullin UIP1000hd (1000W, 20 kHz) me një fuqi hyrëse të ultrazërit rreth 1 W/mL. Para-trajtimi i substratit u krye duke shpëlarë çdo panel për 100 sek. me tretësirën e duhur të silanit. Pas trajtimit, panelet u lanë të thahen në temperaturën e dhomës për 24 orë, më pas panelet e paratrajtuara u mbuluan me një epoksi me dy pako të aminuara. (Epon 828, shell Co.) për të bërë trashësi filmi të lagësht 90μm. Panelet e veshura me epoksid u lejuan të thahen për 1 orë në 115°C, pas pjekjes së veshjeve epoksi; trashësia e filmit të thatë ishte rreth 60μm.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd
Referencë/ Punim Kërkimor:
Zaferani, SH; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Efektet elektrokimike të paratrajtimeve me silan që përmbajnë nitrat cerium në vetitë e shpërbërjes katodike të çelikut të veshur me epoksi. Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

Korniza bakri-alumini: Sinteza e kornizave poroze Cu-Al

Aplikimi me ultratinguj:
Bakër-alumini poroz i stabilizuar nga oksidi i metalit është një katalizator i ri alternativ premtues për dehidrogjenimin e propanit i cili është pa metale fisnike ose të rrezikshme. Struktura e aliazhit poroz të oksiduar Cu–Al (sfungjeri metalik) është i ngjashëm me metalet e tipit Raney. Ultratingulli me fuqi të lartë është një mjet kimik i gjelbër për sintezën e kornizave poroze bakër-alumin të stabilizuar nga oksidi i metalit. Ato janë të lira (kostoja e prodhimit përafërsisht 3 EUR/litër) dhe metoda mund të rritet lehtësisht. Këto materiale të reja poroze (ose "sfungjerë metalikë") kanë një masë aliazh dhe një sipërfaqe të oksiduar dhe mund të katalizojnë dehidrogjenizimin e propanit në temperatura të ulëta.
Procedura për përgatitjen e katalizatorit tejzanor:
Pesë gramë pluhur aliazh Al-Cu u shpërndanë në ujë ultra të pastër (50 mL) dhe u sonikuan për 60 minuta me sonikatorin e tipit sondë Hielscher UIP1000hd (20 kHz, fuqia maksimale e daljes 1000 W). Pajisja e tipit të sondës me ultratinguj ishte e pajisur me një sonotrode BS2d22 (sipërfaqja e majës 3.8 cm²) dhe bori përforcues B2–1.2. Intensiteti maksimal është llogaritur të jetë 57 W/cm² në një amplitudë mekanike prej 81μm. Gjatë trajtimit, mostra është ftohur në një banjë akulli. Pas trajtimit, mostra u tha në 120 ° C për 24 orë.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd me sonotrode BS2d22 dhe booster bri B2–1.2
Referencë/ Punim Kërkimor:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): Novel and Effective Copper-Aluminium Propan Dehydrogenation Catalists. Kimik. euro. J. 2011, 17, 12254-12256.

Degradimi i phathlocyaninës së bakrit

Aplikimi me ultratinguj:
Dekolorizimi dhe shkatërrimi i metaloftalocianineve
Fathlocyanina e bakrit sonikohet me ujë dhe tretës organikë në temperaturën e ambientit dhe presionin atmosferik në prani të sasisë katalitike të oksidantit duke përdorur ultrasonikatorin 500 W UIP500hd me dhomën e palosshme në një nivel fuqie 37-59 W/cm²: 5 mL kampion (100 mg/L), 50 D/D ujë me koloform dhe piridinë në 60% të amplitudës tejzanor. Temperatura e reagimit: 20°C.
Rekomandim për pajisjen:
UIP500hd

Ari: Modifikimi morfologjik i Nanogrimcave të Arit

Aplikimi me ultratinguj:
Nano grimcat e arit u modifikuan morfologjikisht nën rrezatim intensiv tejzanor. Për të bashkuar nanogrimcat e arit në një strukturë të ngjashme me shtangë dore, një trajtim tejzanor prej 20 minutash. në ujë të pastër dhe në prani të surfaktantëve u gjet e mjaftueshme. Pas 60 min. nga sonication, nanogrimcat e arit fitojnë një strukturë të ngjashme me krimbin ose unazë në ujë. Nanogrimcat e shkrira me forma sferike ose ovale u formuan në mënyrë ultrasonike në prani të solucioneve dodecil sulfate natriumi ose dodecil amine.
Protokolli i trajtimit me ultratinguj:
Për modifikimin tejzanor, tretësira koloidale e arit, e përbërë nga nanogrimca ari të paraformuara të mbrojtura me citrate, me një diametër mesatar prej 25 nm (± 7 nm), u sonikuan në një dhomë të mbyllur reaktori (përafërsisht 50 mL vëllim). Tretësira koloidale e arit (0,97 mmol·L^-1) u rrezatua me ultratinguj me intensitet të lartë (40 W/cm^-2) duke përdorur një ultratingull Hielscher UIP1000hdT (20kHz, 1000W) i pajisur me një sonotrode BS2d18 të aliazhit të titanit (diametri i majës 0,7 inç), i cili u zhyt rreth 2 cm nën sipërfaqen e tretësirës së sonikuar. Ari koloidal u gazua me argon (O₂ < 2 ppmv, lëng ajri) 20 min. para dhe gjatë sonikacionit në një shpejtësi prej 200 mL·min^-1 për të eliminuar oksigjenin në tretësirë. Një pjesë 35-mL e çdo solucioni surfaktant pa shtim të dihidratit të citratit të trisodiumit u shtua me 15 mL ari koloidal të paraformuar, të flluskuar me një gaz argon 20 min. para dhe gjatë trajtimit me ultratinguj.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd me sonotrode BS2d18 dhe reaktorin e qelizave rrjedhëse
Referencë/ Punim Kërkimor:
Radziuk, D.; Grigoriev, D.; Zhang, W.; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): Fusion me ndihmën e ultrazërit të nanogrimcave të paraformuara të arit. Journal of Physical Chemistry C 114, 2010. 1835–1843.

Pleh inorganik – Shpëlarja e Cu, Cd dhe Pb për analizë

Aplikimi me ultratinguj:
Nxjerrja e Cu, Cd dhe Pb nga plehrat inorganike për qëllime analitike:
Për nxjerrjen tejzanor të bakrit, plumbit dhe kadmiumit, mostrat që përmbajnë një përzierje plehrash dhe tretës janë sonikuar me një pajisje tejzanor siç është sonikatori VialTweeter për sonikacion indirekt. Mostrat e plehrave u sonikuan në prani të 2mL 50% (v/v) HNO₃ në tuba qelqi për 3 minuta. Ekstraktet e Cu, Cd dhe Pb mund të përcaktohen me anë të spektrometrisë atomike të absorbimit të flakës (FAAS).
Rekomandim për pajisjen:
VialTweeter
Referencë/ Punim Kërkimor:
Lima, AF; Richter, EM; Muñoz, RAA (2011): Metoda analitike alternative për përcaktimin e metaleve në plehrat inorganike bazuar në nxjerrjen me ndihmën e ultrazërit. Journal of the Brazilian Chemical Society 22/ 8. 2011. 1519-1524.

Sinteza e lateksit

Aplikimi me ultratinguj:
Përgatitja e lateksit P(St-BA).
Grimcat e lateksit poli(stiren-r-butil akrilat) P(St-BA) u sintetizuan me polimerizimin e emulsionit në prani të surfaktantit DBSA. 1 g DBSA u shpërnda fillimisht në 100 mL ujë në një balonë me tre qafa dhe vlera e pH e tretësirës u rregullua në 2.0. Monomerë të përzier prej 2,80 g St dhe 8,40 g BA me iniciatorin AIBN (0,168 g) u derdhën në tretësirën DBSA. Emulsioni O/W u përgatit me nxitje magnetike për 1 orë e ndjekur nga sonikimi me sonikatorin UIP1000hd të pajisur me bri tejzanor (sondë/sonotrode) për 30 minuta të tjera. në banjën e akullit. Së fundi, polimerizimi u krye në 90 gradë C në një banjë vaji për 2 orë nën një atmosferë azoti.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd
Referencë/ Punim Kërkimor:
Fabrikimi i filmave përçues fleksibël të përftuar nga poli(3,4-etilendioksitiofen)epoli(acidi stirensulfonik) (PEDOT:PSS) në nënshtresën e pëlhurave jo të endura. Kimia dhe fizika e materialeve 143, 2013. 143-148.
Klikoni këtu për të lexuar më shumë rreth sono-sintezës së lateksit!

Heqja e plumbit (Sono-Leaching)

Aplikimi me ultratinguj:
Shpëlarja me ultratinguj e plumbit nga toka e kontaminuar:
Eksperimentet e kullimit me ultratinguj u kryen me një homogjenizues tejzanor UP400S me një sondë zëri titani (diametër 14 mm), i cili funksionon në një frekuencë prej 20 kHz. Sonda tejzanor (sonotrode) u kalibruar në mënyrë kalorimetrike me intensitetin tejzanor të vendosur në 51 ± 0,4 W cm^-2 për të gjitha eksperimentet sono-leaching. Eksperimentet sono-leaching u termostuan duke përdorur një qelizë xhami me xhaketë me fund të sheshtë në 25 ± 1°C. Tre sisteme u përdorën si solucione për kullimin e tokës (0.1L) nën sonikacion: 6 mL 0.3 mol L^-2 e tretësirës së acidit acetik (pH 3,24), 3% (v/v) tretësirë e acidit nitrik (pH 0,17) dhe një tampon acidi acetik/acetati (pH 4,79) i përgatitur duke përzier 60 ml 0f 0,3 mol L^-1 acid acetik me 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Pas procesit të sono-leaching, mostrat u filtruan me letër filtri për të ndarë tretësirën e ligatit nga toka e ndjekur nga elektrodepozicioni i plumbit të tretësirës së kullimit dhe tretja e dheut pas aplikimit të ultrazërit.
Ultratingulli është provuar të jetë një mjet i vlefshëm në rritjen e rrjedhjes së plumbit nga toka e ndotur. Ultratingulli është gjithashtu një metodë efektive për heqjen pothuajse totale të plumbit të rrjedhshëm nga toka duke rezultuar në një tokë shumë më pak të rrezikshme.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S me sonotrode H14
Referencë/ Punim Kërkimor:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Shpëlarja me ultratinguj dhe trajtimi elektrokimik i kombinuar për dheun për heqjen e plumbit. Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195-199.

PbS – Sinteza e nanogrimcave të sulfurit të plumbit

Aplikimi me ultratinguj:
Në temperaturën e dhomës, 0,151 g acetat plumbi (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) dhe 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) u shtuan në 5 ml të lëngut jonik, [EMIM] [EtSO₄], dhe 15 ml ujë të dyfishtë të distiluar në një gotë 50 ml të imponuar ndaj rrezatimit me ultratinguj me sonikatorin Hielscher UP200S për 7 minuta. Maja e sondës tejzanor / sonotrode S1 u zhyt drejtpërdrejt në tretësirën e reagimit. Suspensioni i formuar me ngjyrë kafe të errët u centrifugua për të nxjerrë precipitatin dhe u la dy herë me ujë të dyfishtë të distiluar dhe etanol përkatësisht për të hequr reagentët që nuk reaguan. Për të hetuar efektin e ultrazërit në vetitë e produkteve, u përgatit një mostër më shumë krahasuese, duke mbajtur parametrat e reagimit konstant, përveç se produkti përgatitet në përzierje të vazhdueshme për 24 orë pa ndihmën e rrezatimit ultrasonik.
Sinteza e asistuar me ultratinguj në lëngun ujor jonik në temperaturën e dhomës u propozua për përgatitjen e nanogrimcave PbS. Kjo metodë e gjelbër në temperaturën e dhomës dhe mjedisore është e shpejtë dhe pa shabllone, e cila shkurton në mënyrë të jashtëzakonshme kohën e sintezës dhe shmang procedurat e ndërlikuara sintetike. Nano-grumbullimet e përgatitura tregojnë një zhvendosje të madhe blu prej 3.86 eV që mund t'i atribuohet madhësisë shumë të vogël të grimcave dhe efektit të kufizimit kuantik.
Rekomandim për pajisjen:
UP200S
Referencë/ Punim Kërkimor:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Përgatitja e lehtë dhe temperatura e dhomës dhe karakterizimi i nanogrimcave PbS në lëngun ujor [EMIM][EtSO4] Jonik duke përdorur rrezatim tejzanor. Buletini i Shoqërisë Kimike Koreane 29/ 1, 2008. 53-56.

degradimi i fenolit

Aplikimi me ultratinguj:
Rokhina etj. (2013) përdori kombinimin e acidit peracetik (PAA) dhe katalizatorit heterogjen (MnO₂) për degradimin e fenolit në një tretësirë ujore nën rrezatim tejzanor. Ultratingulli u krye duke përdorur një ultrasonikator UP400S të tipit sondë 400W, i cili është i aftë të tingëllojë në mënyrë të vazhdueshme ose në mënyrë impulse (dmth. 4 sekonda ndezur dhe 2 sek. fikur) në një frekuencë fikse prej 24 kHz. Fuqia totale e llogaritur e hyrjes, densiteti i fuqisë dhe intensiteti i fuqisë së shpërndarë në sistem ishin 20 W, 9.5×10^-2 W/cm^-3, dhe 14,3 W/cm^-2, respektivisht. Fuqia fikse është përdorur gjatë gjithë eksperimenteve. Njësia e qarkullimit të zhytjes u përdor për të kontrolluar temperaturën brenda reaktorit. Koha aktuale e sonikacionit ishte 4 orë, megjithëse koha reale e reagimit ishte 6 orë për shkak të funksionimit në modalitetin pulsues. Në një eksperiment tipik, reaktori i qelqit u mbush me 100 mL tretësirë fenoli (1,05 mM) dhe doza të përshtatshme të katalizatorit MnO2 dhe PAA (2%), që variojnë midis 0-2 g L.^-1 dhe 0–150 ppm, respektivisht. Të gjitha reagimet u kryen në pH rrethore neutrale, presion atmosferik dhe temperaturë dhome (22 ± 1 °C).
Me anë të ultrazërit, sipërfaqja e katalizatorit u rrit duke rezultuar në një sipërfaqe 4-fish më të madhe pa asnjë ndryshim në strukturë. Frekuencat e qarkullimit (TOF) u rritën nga 7 x 10^-3 në 12.2 x 10^-3 min^-1, në krahasim me procesin e heshtur. Për më tepër, nuk u zbulua asnjë kullim domethënës i katalizatorit. Oksidimi izotermik i fenolit në përqendrime relativisht të ulëta të reagentëve tregoi shkallë të lartë të heqjes së fenolit (deri në 89%) në kushte të buta. Në përgjithësi, ultratingulli përshpejtoi procesin e oksidimit gjatë 60 minutave të para. (70% e heqjes së fenolit kundrejt 40% gjatë trajtimit të heshtur).
Rekomandim për pajisjen:
UP400S
Referencë/ Punim Kërkimor:
Rokhina, EV; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, EA; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): MnO me ndihmën e ultrazërit₂ homoliza e katalizuar e acidit peracetik për degradimin e fenolit: Vlerësimi i kimisë dhe kinetikës së procesit. Revista e Inxhinierisë Kimike 221, 2013. 476–486.

Fenoli: Oksidimi i fenolit duke përdorur RuI₃ si katalizator

Aplikimi me ultratinguj:
Oksidimi ujor heterogjen i fenolit mbi RuI₃ me peroksid hidrogjeni (H₂O₂): Oksidimi katalitik i fenolit (100 ppm) mbi RuI₃ si katalizator u studiua në një reaktor qelqi 100 mL të pajisur me një përzierës magnetik dhe një kontrollues të temperaturës. Përzierja e reaksionit u trazua me një shpejtësi prej 800 rpm për 1-6 orë për të siguruar një përzierje të plotë për shpërndarje uniforme dhe pezullim të plotë të grimcave të katalizatorëve. Asnjë nxitje mekanike e solucionit nuk u krye gjatë sonikimit për shkak të shqetësimit të shkaktuar nga lëkundja dhe kolapsi i flluskave të kavitacionit, duke i siguruar vetes një përzierje jashtëzakonisht efikase. Rrezatimi me ultratinguj i solucionit u krye me një transduktor tejzanor UP400S të pajisur me tejzanor (i ashtuquajturi sonikator i tipit sondë), i aftë për të funksionuar vazhdimisht ose në një modalitet pulsi në një frekuencë fikse prej 24 kHz dhe një fuqi maksimale dalëse prej 400 W. .
Për eksperimentin, RuI i patrajtuar₃ si katalizator (0,5-2 gL^-1) u fut si një suspension në mjedisin e reaksionit me shtimin e mëposhtëm të H2O2 (30%, përqendrim në intervalin 200-1200 ppm).
Rokhina etj. zbuluan në studimin e tyre se rrezatimi ultrasonik luajti një rol të spikatur në modifikimin e vetive tekstuale të katalizatorit, duke prodhuar strukturën mikroporoze me sipërfaqe më të lartë si rezultat i fragmentimit të grimcave të katalizatorit. Për më tepër, ai kishte një efekt promovues, duke parandaluar grumbullimin e grimcave të katalizatorit dhe duke përmirësuar aksesin e fenolit dhe peroksidit të hidrogjenit në vendet aktive të katalizatorit.
Rritja e dyfishtë e efikasitetit të procesit të asistuar me ultratinguj në krahasim me procesin e oksidimit të heshtur i atribuohet sjelljes katalitike të përmirësuar të katalizatorit dhe gjenerimit të specieve oksiduese si •OH, •HO2 dhe •I.₂ nëpërmjet ndarjes së lidhjeve hidrogjenore dhe rikombinimit të radikaleve.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S
Referencë/ Punim Kërkimor:
Rokhina, EV; Lahtinen, M.; Nolte, MCM; Virkutyte, J. (2009): Oksidimi i fenolit me peroksid të lagësht të katalizuar nga ruteniumi heterogjen i ndihmuar me ultratinguj. Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162– 170.

Grimcat e veshura me PLA Ag/ZnO

Aplikimi me ultratinguj:
Veshje PLA e grimcave Ag/ZnO: Mikro dhe nënmikro grimcat e Ag/ZnO të veshura me PLA u përgatitën me teknikën e avullimit të tretësit emulsioni vaj në ujë. Kjo metodë u krye në mënyrën e mëposhtme. Së pari, 400 mg polimer u tretën në 4 ml kloroform. Përqendrimi që rezulton i polimerit në kloroform ishte 100 mg/ml. Së dyti, tretësira e polimerit u emulsifikua në tretësirë uji të sistemeve të ndryshme surfaktant (agjent emulsifikues, PVA 8-88) nën përzierjen e vazhdueshme me homogjenizues me shpejtësi nxitjeje prej 24,000 rpm. Përzierja u trazua për 5 minuta. dhe gjatë kësaj periudhe emulsioni formues është ftohur me akull. Raporti ndërmjet tretësirës ujore të surfaktantit dhe solucionit kloroform të PLA ishte identik në të gjitha eksperimentet (4:1). Më pas, emulsioni i marrë u sonikua me ultratinguj nga një pajisje e tipit sondë tejzanor UP400S (400W, 24kHz) për 5 minuta. në ciklin 0.5 dhe amplitudë 35%. Së fundi, emulsioni i përgatitur u transferua në balonën Erlenmeyer, u trazua dhe tretësi organik u avullua nga emulsioni nën presion të reduktuar që më në fund çon në formimin e suspensionit të grimcave. Pas heqjes së tretësit, suspensioni u centrifugua tre herë për të hequr emulsifikuesin.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S
Referencë/ Punim Kërkimor:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazaant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): Grimcat antibakteriale hibride të sintetizuara me mikrovalë me poli (L-Acidi Laktik). Nanocon 2011.

Kompozit polianiline

Aplikimi me ultratinguj:
Përgatitja e përbërjes nano-polaniline (SPAni) të vetë-dopuar me bazë uji (Sc-WB)
Për të përgatitur përbërjen SPAni me bazë uji, 0,3 gr SPAni, i sintetizuar duke përdorur polimerizimin in-situ në mjedisin ScCO2, u hollua me ujë dhe u sonikua për 2 minuta nga një homogjenizues ultrasonik 1000 W UIP1000hd. Më pas, produkti i suspensionit u homogjenizua duke shtuar 125 gr matricë ngurtësues me bazë uji për 15 min. dhe sonikimi përfundimtar u krye në temperaturën e ambientit për 5 min.
Rekomandim për pajisjen:
UIP1000hd
Referencë/ Punim Kërkimor:
Bagherzadeh, MR; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013): Performanca Mbrojtëse e Veshjes epokside me bazë uji që përmban nanopolianilinë të vetë-dopuar të sintetizuar nga ScCO2. 2013.

Hidrokarburet aromatike policiklike: Degradimi sonokimik i naftalenit, acenaftilenit dhe fenantrenit

Aplikimi me ultratinguj:
Për degradimin sonokimik të naftalinës, acenaftilenit dhe fenantrenit të hidrokarbureve aromatike policiklike (PAHs) në ujë, përzierjet e mostrave u sonikuan në 20◦C dhe 50 µg/l të secilit PAH të synuar (150 µg/l të përqendrimit total fillestar). Ultratingulli u aplikua nga një ultrasonikator i tipit bri UP400S (400W, 24kHz), i cili është i aftë të funksionojë ose në mënyrë të vazhdueshme ose në mënyrë impulse. Sonicatori UP400S ishte i pajisur me një sondë titani H7 me majë me diametër 7 mm. Reaksionet u kryen në një enë reaksioni cilindrike prej 200 mL me bri titani të montuar në majë të enës së reagimit dhe të mbyllur duke përdorur unaza O dhe një valvul Teflon. Ena e reagimit u vendos në një banjë uji për të kontrolluar temperaturën e procesit. Për të shmangur ndonjë reaksion fotokimik, ena u mbulua me letër alumini.
Rezultatet e analizës treguan se shndërrimi i PAH-ve rritet me rritjen e kohëzgjatjes së sonikacionit.
Për naftalinën, konvertimi i asistuar me ultratinguj (fuqia e ultrazërit e vendosur në 150 W) u rrit nga 77,6% e arritur pas 30 minutash. sonikimi në 84.4% pas 60 min. sonikacion.
Për acenaphtilene, konvertimi i asistuar me ultratinguj (fuqia e ultrazërit e vendosur në 150 W) u rrit nga 77,6% e arritur pas 30 minutash. sonikacion me fuqi ultratinguj 150W në 84.4% pas 60 min. sonikimi me ultratinguj 150 W u rrit nga 80.7% e arritur pas 30 min. sonikacion me fuqi ultratinguj 150W në 96.6% pas 60 min. sonikacion.
Për fenantrenin, konvertimi i asistuar me ultratinguj (fuqia e ultrazërit e vendosur në 150 W) u rrit nga 73,8% e arritur pas 30 minutash. sonikimi në 83.0% pas 60 min. sonikacion.
Për të rritur efikasitetin e degradimit, peroksidi i hidrogjenit mund të përdoret më efikas kur shtohet joni hekuri. Shtimi i jonit të hekurit është treguar të ketë efekte sinergjike duke simuluar një reagim të ngjashëm me Fenton.
Rekomandim për pajisjen:
UP400S me H7
Referencë/ Punim Kërkimor:
Psillakis, E.; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): Degradimi i hidrokarbureve aromatike policiklike në tretësirat ujore nga rrezatimi tejzanor. Journal of Hazardous Materials B108, 2004. 95–102.

Heqja e shtresës okside nga nënshtresat

Aplikimi me ultratinguj:
Për të përgatitur substratin përpara se të rriteshin nanotelat CuO në nënshtresat Cu, shtresa e brendshme e oksidit në sipërfaqen e Cu u hoq nga ultrazëri i kampionit në acid klorhidrik 0,7 M për 2 minuta. me një Hielscher UP200S. Mostra u pastrua me ultratinguj në aceton për 5 minuta. për të hequr ndotësit organikë, shpëlahet tërësisht me ujë të deionizuar (DI) dhe thahet në ajër të kompresuar.
Rekomandim për pajisjen:
UP200S ose UP200 St
Referencë/ Punim Kërkimor:
Mashock, M.; Yu, K.; Cui, S.; Mao, S.; Lu, G.; Chen, J. (2012): Modulimi i vetive të sensorit të gazit të nanotelave CuO përmes krijimit të kryqëzimeve p−n diskrete të madhësisë nano në sipërfaqet e tyre. Materialet e Aplikuara ACS & Ndërfaqet 4, 2012. 4192−4199.

eksperimentet e voltammetrisë

Aplikimi me ultratinguj:
Për eksperimentet e voltammetrisë të përmirësuara me ultratinguj, u përdor një ultrasonikator Hielscher 200 watts UP200S i pajisur me bri xhami (majë me diametër 13 mm). Ekografia është aplikuar me një intensitet 8 W/cm^–2.
Për shkak të shpejtësisë së ngadaltë të difuzionit të nanogrimcave në tretësirat ujore dhe numrit të lartë të qendrave redoks për nanogrimcë, voltammetria direkte e fazës së zgjidhjes së nanogrimcave dominohet nga efektet e adsorbimit. Për të zbuluar nanogrimcat pa akumulim për shkak të adsorbimit, duhet të zgjidhet një qasje eksperimentale me (i) një përqendrim mjaft të lartë të nanogrimcave, (ii) elektroda të vogla për të përmirësuar raportin sinjal ndaj sfondit, ose (iii) transport masiv shumë i shpejtë.
Prandaj, McKenzie et al. (2012) përdori ultratinguj të fuqisë për të përmirësuar në mënyrë drastike shkallën e transportit masiv të nanogrimcave drejt sipërfaqes së elektrodës. Në konfigurimin e tyre eksperimental, elektroda ekspozohet drejtpërdrejt ndaj ultrazërit me intensitet të lartë me distancë 5 mm nga elektroda në bri dhe 8 W/cm.^–2 intensiteti i sonication që rezulton në agjitacion dhe pastrim kavitacionale. Një sistem testimi redoks, reduktimi me një elektron i Ru(NH3)₆³⁺ në ujor 0.1 M KCl, u përdor për të kalibruar shkallën e transportit masiv të arritur në këto kushte.
Rekomandim për pajisjen:
UP200S ose UP200 St
Referencë/ Punim Kërkimor:
McKenzie, KJ; Marken, F. (2001): Elektrokimi e drejtpërdrejtë e nanopartikulateve Fe2O3 në tretësirë ujore dhe e përthithur në oksid indiumi të dopuar me kallaj. Pure Applied Chemistry, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

Sonicators për reaksionet sonokimike nga laboratori në shkallë industriale

Hielscher ofron gamën e plotë të ultratingujve nga homogjenizuesi laboratorik i dorës deri tek sonikatorët e plotë industrialë për rryma me volum të lartë. Të gjitha rezultatet e arritura në shkallë të vogël gjatë testimit, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Sonicers Hielscher janë të besueshëm, të fortë dhe të ndërtuar për funksionim 24/7.
Na pyesni se si të vlerësoni, optimizoni dhe shkallëzoni procesin tuaj! Ne jemi të lumtur t'ju ndihmojmë gjatë të gjitha fazave – nga testet e para dhe optimizimi i procesit deri te instalimi në linjën tuaj të prodhimit industrial!