Соноцхемистри: Примена Нотес

Сонохемија је ефекат ултразвучне кавитације на хемијске системе. Због екстремних услова који се јављају у кавитационом “жариште”, ултразвук снаге је веома ефикасан метод за побољшање исхода реакције (већи принос, бољи квалитет), конверзије и трајања хемијске реакције. Неке хемијске промене се могу постићи само ултразвучном обрадом, као што је нано-величина калаја премаза титанијума или алуминијума.

У наставку пронађите избор честица и течности са сродним препорукама, како третирати материјал у циљу млевења, дисперговања, деагломерације или модификације честица помоћу ултразвучног хомогенизатора.

У наставку пронађите неке протоколе соникације за успешне сонохемијске реакције!

По абецедном реду:

α-епоксикетони – Реакција отварања прстена

Ултразвучна примена:
Отварање каталитичког прстена α-епоксикетона изведено је комбинацијом ултразвука и фотохемијских метода. Као фотокатализатор коришћен је 1-бензил-2,4,6-трифенилпиридинијум тетрафлуороборат (НБТПТ). Комбинацијом соникације (сонохемије) и фотохемије ових једињења у присуству НБТПТ, постигнуто је отварање епоксидног прстена. Показало се да је употреба ултразвука значајно повећала брзину фото-индуковане реакције. Ултразвук може озбиљно утицати на отварање фотокаталитичког прстена α-епоксикетона углавном због ефикасног преноса масе реактаната и побуђеног стања НБТПТ. Такође долази до преноса електрона између активних врста у овом хомогеном систему помоћу соникације
бржи од система без ултразвука. Већи приноси и краће време реакције су предности ове методе.

Отварање фотокаталитичког прстена α-епоксикетона уз помоћ ултразвука (студија и слика: ©Мемариан ет ал 2007)

Протокол соникације:
α-Епоксикетони 1а-ф и 1-бензил-2,4,6-трифенилпиридинијум тетрафлуороборат 2 су припремљени према описаним процедурама. Метанол је купљен од Мерцка и дестилован пре употребе. Коришћени ултразвучни уређај је УП400С ултразвучна сонда-уређај компаније Хиелсцхер Ултрасоницс ГмбХ. С3 ултразвучна сирена (такође позната као сонда или сонотрода) која емитује ултразвук од 24 кХз на нивоима интензитета који се могу подесити до максималне густине звучне снаге од 460 Вцм^-2 је коришћен. Соникација је изведена на 100% (максимална амплитуда 210 μм). Сонотрода С3 (максимална дубина урањања од 90 мм) је уроњена директно у реакциону смешу. УВ зрачење је изведено помоћу живине лампе високог притиска од 400В из Нарве уз хлађење узорака у Дуран стаклу. Тхе ¹Х НМР спектри смеше фотопроизвода мерени су у ЦДЦл₃ раствори који садрже тетраметилсилан (ТМС) као интерни стандард на Брукер дрк-500 (500 МХз). Препаративна слојна хроматографија (ПЛЦ) је изведена на 20 × 20 цм² плоче обложене 1мм слојем Мерцк силика гела ПФ₂₅₄ припремљен наношењем силицијум диоксида у облику суспензије и сушењем на ваздуху. Сви производи су познати и њихови спектрални подаци су раније објављени.
Препорука за уређај:
УП400С са ултразвучном сиреном С3
Референца/истраживачки рад:
Мемариан, Хамид Р.; Саффар-Телури, А. (2007): Фотосонохемијско каталитичко отварање прстена α-епоксикетона. Беилстеин Јоурнал оф Органиц Цхемистри 3/2, 2007.

Алуминијум/никл катализатор: Нано-структурирање легуре Ал/Ни

Ултразвучна примена:
Ал/Ни честице се могу сонохемијски модификовати нано-структурирањем почетне легуре Ал/Ни. Произведен је Тхербеи, ефикасан катализатор за хидрогенацију ацетофенона.
Ултразвучна припрема Ал/Ни катализатора:
5 г комерцијалне легуре Ал/Ни је дисперговано у пречишћеној води (50 мЛ) и соникирано до 50 мин. са ултразвучним соникатором типа сонде УИП1000хд (1кВ, 20кХз) опремљеним ултразвучном сиреном БС2д22 (површина главе од 3,8 цм²) и појачивач Б2-1.8. Максимални интензитет је израчунат на 140 Вцм⁻² при механичкој амплитуди од 106μм. Да би се избегло повећање температуре током ултразвучне обраде, експеримент је изведен у термостатској ћелији. Након соникације, узорак је осушен под вакуумом са топлотним пиштољем.
Препорука за уређај:
УИП1000хд са сонотродом БС2д22 и бустер сиреном Б2–1.2
Референца/истраживачки рад:
Дулле, Јана; Немет, Силке; Скорб, Екатерина В.; Ирганг, Торстен; Сенкер, Јурген; Кемпе, Рхетт; Фери, Андреас; Андреева, Дариа В. (2012): Сонохемијска активација Ал/Ни катализатора хидрогенације. Адванцед Фунцтионал Материалс 2012. ДОИ: 10.1002/адфм.201200437

Трансестерификација биодизела коришћењем МгО катализатора

Ултразвучна примена:
Реакција трансестерификације је проучавана уз константно ултразвучно мешање са соникатором УП200С за различите параметре као што су количина катализатора, моларни однос метанола и уља, температура реакције и трајање реакције. Серијски експерименти су изведени у реактору од тврдог стакла (300 мл, унутрашњег пречника 7 цм) са два грла уземљеног поклопца. Један врат је био повезан са титанијумском сонотродом С7 (пречник врха 7 мм) ултразвучног процесора УП200С (200В, 24кХз). Амплитуда ултразвука је подешена на 50% са 1 циклусом у секунди. Реакциона смеша је обрађена соникацијом током реакционог времена. Други врат реакторске коморе је био опремљен прилагођеним кондензатором од нерђајућег челика хлађеним водом за рефлуксовање испареног метанола. Цео апарат је стављен у уљно купатило константне температуре контролисано пропорционалним интегралним деривативним регулатором температуре. Температура се може подићи до 65°Ц са тачношћу од ±1°Ц. Као материјал за трансестерификацију биодизела коришћено је отпадно уље, 99,9% чист метанол. Као катализатор коришћен је МгО (магнезијумска трака) депонован димом.
Одличан резултат конверзије је добијен на 1,5 теж% катализатора; Моларни однос метанола 5:1 на 55°Ц, конверзија од 98,7% је постигнута након 45 мин.
Препорука за уређај:
УП200С са ултразвучном сонотродом С7
Референца/истраживачки рад:
Сивакумар, П.; Санкаранараианан, С.; Ренганатхан, С.; Сивакумар, П.(): Студије о производњи соно-хемијског биодизела коришћењем нано МгО катализатора депонованог у диму. Билтен инжењерства хемијских реакција & Катализа 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Синтеза нанокомпозита кадмијум(ИИ)-тиоацетамида

Ултразвучна примена:
Нанокомпозити кадмијум(ИИ)-тиоацетамида синтетисани су у присуству и одсуству поливинил алкохола сонохемијским путем. За сонохемијску синтезу (соно-синтеза) растворено је 0,532 г кадмијум (ИИ) ацетат дихидрата (Цд(ЦХ3ЦОО)2,2Х2О), 0,148 г тиоацетамида (ТАА, ЦХ3ЦСНХ2) и 0,664 г калијум јодида (КИ)20. двоструко дестилована дејонизована вода. Ово решење је обрађено ултразвуком велике снаге УП400С (24 кХз, 400В) на собној температури током 1 х. Током ултразвучне обраде реакционе смеше температура се повећала на 70-80°Ц мерено термоелементом гвожђе-константин. После једног сата формирао се светло жути талог. Изолована је центрифугирањем (4.000 обртаја у минути, 15 мин), испрана двоструко дестилованом водом, а затим апсолутним етанолом да би се уклониле заостале нечистоће и на крају осушена на ваздуху (принос: 0,915 г, 68%). децембар стр.200°Ц. За припрему полимерног нанокомпозита, 1,992 г поливинил алкохола је растворено у 20 мЛ двоструко дестиловане дејонизоване воде и затим додато у горњи раствор. Ова смеша је ултразвучно озрачена ултразвучном сондом УП400С током 1 х када се формира светло наранџасти производ.
Резултати СЕМ-а су показали да се у присуству ПВА величине честица смањују са око 38 нм на 25 нм. Затим смо синтетизовали хексагоналне ЦдС наночестице са сферном морфологијом из термичке декомпозиције полимерног нанокомпозита, кадмијум(ИИ)-тиоацетамид/ПВА као прекурсора. Величина ЦдС наночестица је мерена и КСРД и СЕМ и резултати су се међусобно веома добро слагали.
Рањбар и др. (2013) су такође открили да је полимерни нанокомпозит Цд(ИИ) погодан прекурсор за припрему наночестица кадмијум сулфида са занимљивим морфологијама. Сви резултати су открили да се ултразвучна синтеза може успешно применити као једноставна, ефикасна, јефтина, еколошки прихватљива и веома обећавајућа метода за синтезу наноматеријала без потребе за посебним условима, као што су висока температура, дуго време реакције и висок притисак. .
Препорука за уређај:
УП400С
Референца/истраживачки рад:
Рањбар, М.; Мостафа Јусефи, М.; Нозари, Р.; Схесхмани, С. (2013): Синтеза и карактеризација нанокомпозита кадмијум-тиоацетамида. Инт. Ј. Наносци. Нанотецхнол. 9/4, 2013. 203-212.

ЦаЦО3 – Ултразвучно обложен стеаринском киселином

Ултразвучна примена:
Ултразвучни премаз нано-преципитираног ЦаЦО₃ (НПЦЦ) са стеаринском киселином за побољшање његове дисперзије у полимеру и смањење агломерације. 2 г необложеног нано-преципитираног ЦаЦО₃ (НПЦЦ) је обрађен соникатором УП400С у 30 мл етанола. 9 теж% стеаринске киселине је растворено у етанолу. Етанол са стеаринском киселином је затим помешан са сонификованом суспензијом.
Препорука за уређај:
УП400С са сонотродом пречника 22 мм (Х22Д) и проточном ћелијом са расхладним омотачем
Референца/истраживачки рад:
Ков, КВ; Абдулах, ЕЦ; Азиз, АР (2009): Ефекти ултразвука у премазивању нано-преципитираног ЦаЦО3 стеаринском киселином. Асиа-Пацифиц Јоурнал оф Цхемицал Енгинееринг 4/5, 2009. 807-813.

Силан допиран церијум нитратом

Ултразвучна примена:
Као металне подлоге коришћене су хладно ваљане плоче од угљеничног челика (6,5цм, 6,5цм, 0,3цм; хемијски очишћене и механички полиране). Пре наношења премаза, панели су ултразвучно очишћени ацетоном, а затим очишћени алкалним раствором (0,3 мол Л1 раствора НаОХ) на 60°Ц током 10 мин. За употребу као прајмера, пре претходног третмана супстрата, типична формулација која укључује 50 делова γ-глицидоксипропилтриметоксисилана (γ-ГПС) је разблажена са око 950 делова метанола, у пХ 4,5 (подешено сирћетном киселином) и остављена за хидролизу силан. Поступак припреме допираног силана пигментима церијум нитрата био је исти, осим што је у раствор метанола пре додавања (γ-ГПС) додато 1, 2, 3 теж.% церијум нитрата, затим је овај раствор мешан пропелерском мешалицом на 1600 о/мин за 30 мин. на собној температури. Затим су дисперзије које садрже церијум нитрат обрађене соникацијом током 30 минута на 40 ° Ц са спољашњим расхладним купатилом. Процес ултразвучне обраде је изведен са ултрасоникатором УИП1000хд (1000В, 20 кХз) са улазном ултразвучном снагом од око 1 В/мЛ. Предтретман супстрата је обављен испирањем сваке плоче у трајању од 100 секунди. са одговарајућим раствором силана. Након третмана, панели су остављени да се осуше на собној температури током 24 х, а затим су претходно обрађени панели премазани двокомпонентним епоксидом отврднутим амином. (Епон 828, схелл Цо.) да се направи дебљина влажног филма од 90 μм. Панели обложени епоксидом су остављени да се очврсну 1 х на 115°Ц, након очвршћавања епоксидних премаза; дебљина сувог филма била је око 60 μм.
Препорука за уређај:
УИП1000хд
Референца/истраживачки рад:
Заферани, СХ; Пеикари, М.; Заареи, Д.; Данаеи, И. (2013): Електрохемијски ефекти предтретмана силаном који садрже церијум нитрат на својства катодног одвајања челика обложеног епоксидом. Јоурнал оф Адхесион Сциенце анд Тецхнологи 27/22, 2013. 2411–2420.

Бакар-алуминијумски оквири: Синтеза порозних Цу-Ал оквира

Ултразвучна примена:
Порозни бакар-алуминијум стабилизован металним оксидом је обећавајући нови алтернативни катализатор за дехидрогенацију пропана који не садржи племените или опасне метале. Структура оксидоване порозне Цу–Ал легуре (метални сунђер) је слична металима типа Ренеи. Ултразвук велике снаге је алат зелене хемије за синтезу порозних бакарно-алуминијумских оквира стабилизованих металним оксидом. Они су јефтини (производни трошкови око 3 ЕУР/литар) и метода се лако може проширити. Ови нови порозни материјали (или „метални сунђери“) имају масу легуре и оксидовану површину и могу катализирати дехидрогенацију пропана на ниским температурама.
Процедура за припрему ултразвучног катализатора:
Пет грама праха легуре Ал-Цу је дисперговано у ултрачистој води (50 мЛ) и соникирано 60 минута са соникатором типа Хиелсцхер УИП1000хд (20кХз, максимална излазна снага 1000В). Уређај типа ултразвучне сонде је опремљен сонотродом БС2д22 (површина врха 3,8 цм²) и сирена Б2–1.2. Максимални интензитет је израчунат на 57 В/цм² при механичкој амплитуди од 81μм. Током третмана узорак је хлађен у леденом купатилу. Након третмана, узорак је сушен на 120°Ц током 24 х.
Препорука за уређај:
УИП1000хд са сонотродом БС2д22 и бустер сиреном Б2–1.2
Референца/истраживачки рад:
Шеферханс, Јана; Гомез-Куеро, Сантиаго; Андреева, Дариа В.; Ротенберг, Гади (2011): Нови и ефикасни катализатори бакар-алуминијум пропан дехидрогенације. Цхем. ЕУР. Ј. 2011, 17, 12254-12256.

Деградација бакар-фатлоцијанина

Ултразвучна примена:
Деколоризација и уништавање металофталоцианина
Бакар фатлоцијанин се обрађује ултразвуком са водом и органским растварачима на температури околине и атмосферском притиску у присуству каталитичке количине оксиданса помоћу ултразвучног апарата од 500 В УИП500хд са преклопном комором на нивоу снаге 37–59 В/цм²: 5 мЛ узорка (100 мг/Л), 50 Д/Д воде са холоформом и пиридином при 60% ултразвучне амплитуде. Температура реакције: 20°Ц.
Препорука за уређај:
УИП500хд

Злато: Морфолошка модификација наночестица злата

Ултразвучна примена:
Нано честице злата су морфолошки модификоване под интензивним ултразвучним зрачењем. За спајање наночестица злата у структуру налик на бучице, ултразвучни третман од 20 мин. у чистој води иу присуству сурфактаната је утврђено довољно. После 60 мин. од соникације, наночестице злата добијају црву или прстенасту структуру у води. Спојене наночестице сферног или овалног облика су ултразвучно формиране у присуству раствора натријум додецил сулфата или додецил амина.
Протокол ултразвучног третмана:
За ултразвучну модификацију, раствор колоидног злата, који се састоји од претходно формираних наночестица злата заштићених цитратом, просечног пречника од 25 нм (± 7 нм), обрађен је соникацијом у затвореној реакторској комори (приближно 50 мЛ запремине). Раствор колоидног злата (0,97 ммол·Л^-1) је ултразвучно озрачен високог интензитета (40 В/цм^-2) користећи Хиелсцхер УИП1000хдТ ултрасоникатор (20кХз, 1000В) опремљен сонотродом од легуре титанијума БС2д18 (пречник врха од 0,7 инча), који је био уроњен око 2 цм испод површине соникираног раствора. Колоидно злато је гашено аргоном (О₂ < 2 ппмв, ваздушна течност) 20 мин. пре и током обраде ултразвуком брзином од 200 мЛ·мин^-1 да елиминише кисеоник у раствору. Порција од 35 мЛ сваког раствора сурфактанта без додавања тринатријум цитрата дихидрата је додата са 15 мЛ претходно формираног колоидног злата, уз које се 20 мин пропушта гас аргон. пре и током ултразвучног третмана.
Препорука за уређај:
УИП1000хд са сонотродом БС2д18 и реактором са проточним ћелијама
Референца/истраживачки рад:
Радзиук, Д.; Григориев,Д.; Зханг, В.; Су, Д.; Мохвалд, Х.; Схцхукин, Д. (2010): Ултразвуком потпомогнута фузија претходно обликованих наночестица злата. Часопис за физичку хемију Ц 114, 2010. 1835–1843.

Неорганско ђубриво – Излуживање Цу, Цд и Пб за анализу

Ултразвучна примена:
Екстракција Цу, Цд и Пб из неорганских ђубрива за аналитичке сврхе:
За ултразвучну екстракцију бакра, олова и кадмијума, узорци који садрже мешавину ђубрива и растварача обрађују се ултразвучним уређајем као што је ВиалТвеетер соникатор за индиректну соникацију. Узорци ђубрива су обрађени соникацијом у присуству 2 мЛ 50% (в/в) ХНО₃ у стакленим цевима 3 минута. Екстракти Цу, Цд и Пб могу се одредити помоћу пламене атомске апсорпционе спектрометрије (ФААС).
Препорука за уређај:
ВиалТвеетер
Референца/истраживачки рад:
Лима, АФ; Рицхтер, ЕМ; Муноз, РАА (2011): Алтернативна аналитичка метода за одређивање метала у неорганским ђубривима на основу екстракције потпомогнуте ултразвуком. Јоурнал оф тхе Бразилиан Цхемицал Социети 22/ 8. 2011. 1519-1524.

Латек Синтхесис

Ултразвучна примена:
Припрема П(Ст-БА) латекса
Поли(стирен-р-бутил акрилат) П(Ст-БА) честице латекса су синтетизоване емулзионом полимеризацијом у присуству сурфактанта ДБСА. 1 г ДБСА је прво растворен у 100 мЛ воде у балони са три грла и пХ вредност раствора је подешена на 2,0. Помешани мономери од 2,80 г Ст и 8,40 г БА са иницијатором АИБН (0,168 г) су сипани у раствор ДБСА. О/В емулзија је припремљена магнетним мешањем у трајању од 1 х, након чега је уследила соникација са соникатором УИП1000хд опремљеним ултразвучном сиреном (сонда/сонотрода) још 30 мин. у леденом купатилу. Коначно, полимеризација је изведена на 90°Ц у уљном купатилу током 2 х у атмосфери азота.
Препорука за уређај:
УИП1000хд
Референца/истраживачки рад:
Израда флексибилних проводљивих филмова изведених од поли(3,4-етилендиокситиофен)еполи(стиренсулфонске киселине) (ПЕДОТ:ПСС) на подлози од нетканих тканина. Материјали Хемија и физика 143, 2013. 143-148.
Кликните овде да прочитате више о соно-синтези латекса!

Уклањање олова (Соно-Леацхинг)

Ултразвучна примена:
Ултразвучно испирање олова из контаминираног земљишта:
Експерименти ултразвучног лужења изведени су ултразвучним хомогенизатором УП400С са титанијумском звучном сондом (пречник 14мм), која ради на фреквенцији од 20кХз. Ултразвучна сонда (сонотрода) је калориметријски калибрисана са ултразвучним интензитетом постављеним на 51 ± 0,4 В цм^-2 за све експерименте соно-лужења. Експерименти соно-лужења су термостатирани коришћењем стаклене ћелије са равним дном на 25 ± 1°Ц. Три система су коришћена као раствори за испирање тла (0,1Л) под соникацијом: 6 мЛ од 0,3 мол Л^-2 раствора сирћетне киселине (пХ 3,24), 3% (в/в) раствора азотне киселине (пХ 0,17) и пуфера сирћетне киселине/ацетата (пХ 4,79) припремљеног мешањем 60 мЛ 0ф 0,3 мол Л^-1 сирћетне киселине са 19 мЛ 0,5 мол Л^-1 НаОХ. Након процеса соно-лужења, узорци су филтрирани филтер папиром да би се раствор процедне воде одвојио од земљишта, након чега је уследило електродепозиција раствора процедних вода и варење земљишта након примене ултразвука.
Доказано је да је ултразвук драгоцено средство у повећању процедних вода олова из загађеног земљишта. Ултразвук је такође ефикасан метод за скоро потпуно уклањање олова који се може излужити из тла, што резултира много мање опасним земљиштем.
Препорука за уређај:
УП400С са сонотродом Х14
Референца/истраживачки рад:
Сандовал-Гонзалез, А.; Силва-Мартинез, С.; Бласс-Амадор, Г. (2007): Комбиновани ултразвучно лужење и електрохемијски третман за уклањање олова. Часопис за нове материјале за електрохемијске системе 10, 2007. 195-199.

ПБС – Синтеза наночестица оловног сулфида

Ултразвучна примена:
На собној температури, 0,151 г оловног ацетата (Пб (ЦХ₃ЦОО)2,3Х₂О) и 0,03 г ТАА (ЦХ₃ЦСНХ₂) су додати у 5 мЛ јонске течности, [ЕМИМ] [ЕтСО₄], и 15 мЛ двоструко дестиловане воде у чаши од 50 мЛ подвргнутој ултразвучном зрачењу са Хиелсцхер соникатором УП200С током 7 минута. Врх ултразвучне сонде/сонотроде С1 је уроњен директно у реакциони раствор. Формирана суспензија тамно браон боје је центрифугирана да би се издвојио талог и испрана два пута двоструко дестилованом водом и етанолом да би се уклонили неизреаговани реагенси. Да би се испитао утицај ултразвука на својства производа, припремљен је још један упоредни узорак, уз одржавање константних параметара реакције, осим што се производ припрема уз непрекидно мешање током 24 х без помоћи ултразвучног зрачења.
За припрему наночестица ПбС предложена је ултразвучна синтеза у воденој јонској течности на собној температури. Ова зелена метода на собној температури и еколошки бенигна је брза и без шаблона, што значајно скраћује време синтезе и избегава компликоване синтетичке процедуре. Припремљени нанокластери показују огроман плави помак од 3,86 еВ који се може приписати врло малој величини честица и ефекту квантног ограничења.
Препорука за уређај:
УП200С
Референца/истраживачки рад:
Бехбоудниа, М.; Хабиби-Иангјех, А.; Јафари-Тарзанаг, И.; Кходајари, А. (2008): Лака припрема и припрема на собној температури и карактеризација наночестица ПбС у воденој [ЕМИМ][ЕтСО4] јонској течности коришћењем ултразвучног зрачења. Билтен Кореан Цхемицал Социети 29/ 1, 2008. 53-56.

деградација фенола

Ултразвучна примена:
Рокхина и др. (2013) користи комбинацију персирћетне киселине (ПАА) и хетерогеног катализатора (МнО₂) за разградњу фенола у воденом раствору под ултразвучним зрачењем. Ултразвучна обрада је спроведена коришћењем ултразвучног апарата типа сонде од 400В УП400С, који је способан да врши соникацију било континуирано или у пулсном режиму (тј. 4 сек. укључено и 2 сек. искључено) на фиксној фреквенцији од 24 кХз. Израчуната укупна улазна снага, густина снаге и интензитет снаге распршене систему били су 20 В, 9,5×10^-2 В/цм^-3и 14,3 В/цм^-2, редом. Фиксна снага је коришћена током експеримената. За контролу температуре унутар реактора коришћена је имерзиона циркулацијска јединица. Стварно време соникације је било 4 х, иако је стварно време реакције било 6 х због рада у пулсном режиму. У типичном експерименту, стаклени реактор је напуњен са 100 мЛ раствора фенола (1,05 мМ) и одговарајућим дозама катализатора МнО2 и ПАА (2%), у распону од 0-2 г Л^-1 и 0–150 ппм, респективно. Све реакције су изведене на циркум неутралном пХ, атмосферском притиску и собној температури (22 ± 1 °Ц).
Ултрасонификацијом, површина катализатора је повећана што је резултирало 4 пута већом површином без промене структуре. Учесталости промета (ТОФ) су повећане са 7 к 10^-3 до 12,2 к 10^-3 мин^-1, у поређењу са тихим процесом. Поред тога, није откривено значајно испирање катализатора. Изотермна оксидација фенола при релативно ниским концентрацијама реагенса показала је високе стопе уклањања фенола (до 89%) у благим условима. Генерално, ултразвук је убрзао процес оксидације током првих 60 мин. (70% уклањања фенола наспрам 40% током тихог третмана).
Препорука за уређај:
УП400С
Референца/истраживачки рад:
Рокхина, ЕВ; Макарова, К.; Лахтинен, М.; Головина, ЕА; Ван Ас, Х.; Виркутите, Ј. (2013): МнО уз помоћ ултразвука₂ катализована хомолиза персирћетне киселине за деградацију фенола: процена хемије и кинетике процеса. Цхемицал Енгинееринг Јоурнал 221, 2013. 476–486.

Фенол: Оксидација фенола коришћењем РуИ₃ као катализатор

Ултразвучна примена:
Хетерогена водена оксидација фенола преко РуИ₃ са водоник пероксидом (Х₂О₂): Каталитичка оксидација фенола (100 ппм) преко РуИ₃ као катализатор је проучаван у стакленом реактору од 100 мЛ опремљеном магнетном мешалицом и регулатором температуре. Реакциона смеша је мешана при брзини од 800 рпм током 1-6 сати да би се обезбедило потпуно мешање за равномерну дистрибуцију и потпуну суспензију честица катализатора. Током соникације није вршено механичко мешање раствора због поремећаја изазваних осцилацијом и колапсом кавитационог мехурића, што је само по себи обезбедило изузетно ефикасно мешање. Ултразвучно зрачење раствора је обављено ултразвучним претварачем УП400С опремљеним ултразвучним (тзв. соникатором типа сонде), способним да ради непрекидно или у пулсном режиму на фиксној фреквенцији од 24 кХз и максималној излазној снази од 400 В. .
За експеримент, необрађен РуИ₃ као катализатор (0,5-2 гЛ^-1) је уведен као суспензија у реакциони медијум уз следеће додавање Х2О2 (30%, концентрација у опсегу 200–1200 ппм).
Рокхина и др. открили су у својој студији да ултразвучно зрачење има истакнуту улогу у модификацији текстурних својстава катализатора, стварајући микропорозну структуру са већом површином као резултат фрагментације честица катализатора. Штавише, имао је промотивни ефекат, спречавајући агломерацију честица катализатора и побољшавајући доступност фенола и водоник пероксида активним местима катализатора.
Двоструко повећање ефикасности процеса потпомогнутог ултразвуком у поређењу са процесом тихе оксидације приписано је побољшаном каталитичком понашању катализатора и стварању оксидирајућих врста као што су •ОХ, •ХО2 и •И₂ путем цепања водоничних веза и рекомбинације радикала.
Препорука за уређај:
УП400С
Референца/истраживачки рад:
Рокхина, ЕВ; Лахтинен, М.; Нолте, МЦМ; Виркутите, Ј. (2009): Ултразвуком потпомогнута хетерогена рутенијумом катализована влажна пероксидна оксидација фенола. Примењена катализа Б: Енвиронментал 87, 2009. 162–170.

ПЛА обложене Аг/ЗнО честице

Ултразвучна примена:
ПЛА превлака од Аг/ЗнО честица: Микро- и субмикро-честице Аг/ЗнО обложене ПЛА су припремљене техником испаравања растварача уље у води емулзије. Ова метода је спроведена на следећи начин. Прво, 400 мг полимера је растворено у 4 мл хлороформа. Добијена концентрација полимера у хлороформу била је 100 мг/мл. Друго, раствор полимера је емулгован у воденом раствору различитих сурфактантних система (емулгатор, ПВА 8-88) уз непрекидно мешање са хомогенизатором при брзини мешања од 24.000 о/мин. Смеша је мешана 5 мин. и током овог периода формирана емулзија је хлађена ледом. Однос између воденог раствора сурфактанта и раствора ПЛА у хлороформу био је идентичан у свим експериментима (4:1). Након тога, добијена емулзија је ултразвучна помоћу ултразвучног уређаја типа сонде УП400С (400В, 24кХз) у трајању од 5 минута. при циклусу 0,5 и амплитуди 35%. Коначно, припремљена емулзија је пребачена у ерленмајер, мешана, а органски растварач је упарен из емулзије под сниженим притиском што на крају доводи до формирања суспензије честица. Након уклањања растварача, суспензија је центрифугирана три пута да би се уклонио емулгатор.
Препорука за уређај:
УП400С
Референца/истраживачки рад:
Куцхарцзик, П.; Седларик, В.; Стлоукал, П.; Базант, П.; Коутни, М.; Грегорова, А.; Креух, Д.; Куритка, И. (2011): Хибридне антибактеријске честице пресвучене поли (Л-млечном киселином) синтетизоване у микроталасној пећници. Наноцон 2011.

Полианилин композит

Ултразвучна примена:
Припрема самодопираног нано полианилина (СПАни) композита на бази воде (Сц-ВБ)
Да би се припремио СПАни композит на бази воде, 0,3 гр СПАни, синтетизован коришћењем ин ситу полимеризације у СцЦО2 медијуму, разблажен је водом и обрађен 2 минута ултразвучним хомогенизатором од 1000 В УИП1000хд. Затим је суспензијски производ хомогенизован додавањем 125 гр матрице учвршћивача на бази воде током 15 мин. а коначна соникација је изведена на собној температури током 5 мин.
Препорука за уређај:
УИП1000хд
Референца/истраживачки рад:
Багхерзадех, МР; Моусавинејад, Т.; Акбаринезхад, Е.; Гханбарзадех, А. (2013): Заштитне перформансе епоксидног премаза на бази воде који садржи СцЦО2 синтетизовани самодопирани нанополианилин. 2013.

Полициклични ароматични угљоводоници: сонохемијска деградација нафталена, аценафтилена и фенантрена

Ултразвучна примена:
За сонохемијску деградацију полицикличних ароматичних угљоводоника (ПАХ) нафталена, аценафтилена и фенантрена у води, мешавине узорака су соникиране на 20◦Ц и 50 µг/л сваког циљног ПАХ-а (150 µг/л укупне почетне концентрације). Ултразвук је примењен ултразвучним апаратом типа УП400С (400В, 24кХз), који може да ради у континуалном или у пулсном режиму. Соникатор УП400С је опремљен титанијумском сондом Х7 са врхом пречника 7 мм. Реакције су изведене у цилиндричном стакленом реакционом суду од 200 мЛ са титанијумским рогом постављеним на врху реакционог суда и запечаћеним коришћењем О-прстенова и тефлонског вентила. Реакциони суд је стављен у водено купатило да се контролише температура процеса. Да би се избегле било какве фотохемијске реакције, посуда је прекривена алуминијумском фолијом.
Резултати анализе су показали да се конверзија ПАХ повећава са повећањем трајања соникације.
За нафтален, ултразвучна конверзија (снага ултразвука подешена на 150В) порасла је са 77,6% постигнутих након 30 мин. соникација на 84,4% након 60 мин. соницатион.
За аценафтилен, ултразвучна конверзија (снага ултразвука подешена на 150В) порасла је са 77,6% постигнутих након 30 мин. соникација са 150В ултразвучном снагом до 84,4% након 60 мин. ултразвук од 150 В повећан је са 80,7% постигнуто након 30 мин. соникација са 150В ултразвучном снагом до 96,6% након 60 мин. соницатион.
За фенантрен, ултразвучна конверзија (снага ултразвука подешена на 150 В) порасла је са 73,8% постигнутих након 30 мин. соникација до 83,0% након 60 мин. соницатион.
Да би се побољшала ефикасност разградње, водоник-пероксид се може ефикасније користити када се дода јон гвожђа. Показало се да додатак феро јона има синергијске ефекте симулирајући реакцију налик Фентону.
Препорука за уређај:
УП400С са Х7
Референца/истраживачки рад:
Псилакис, Е.; Гоула, Г.; Калогеракис, Н.; Мантзавинос, Д. (2004): Деградација полицикличних ароматичних угљоводоника у воденим растворима ултразвучним зрачењем. Часопис за опасне материјале Б108, 2004. 95–102.

Уклањање оксидног слоја са супстрата

Ултразвучна примена:
Да би се припремио супстрат пре узгоја ЦуО наножица на Цу супстратима, слој унутрашњег оксида на површини Цу је уклоњен ултразвучном обрадом узорка у 0,7 М хлороводоничкој киселини током 2 мин. са Хиелсцхер УП200С. Узорак је ултразвучно очишћен у ацетону 5 мин. за уклањање органских загађивача, темељно испрати дејонизованом (ДИ) водом и осушити на компримованом ваздуху.
Препорука за уређај:
УП200С или УП200Ст
Референца/истраживачки рад:
Масхоцк, М.; Иу, К.; Цуи, С.; Мао, С.; Лу, Г.; Цхен, Ј. (2012): Модулирање својстава сензора гаса ЦуО наножица кроз стварање дискретних наноразмерних п−н спојева на њиховим површинама. АЦС примењени материјали & Интерфејси 4, 2012. 4192−4199.

волтаметријски експерименти

Ултразвучна примена:
За експерименте волтаметрије побољшане ултразвуком, коришћен је Хиелсцхер 200 вати ултрасоникатор УП200С опремљен стакленим рогом (врх пречника 13 мм). Ултразвук је примењен интензитетом од 8 В/цм^–2.
Због споре брзине дифузије наночестица у воденим растворима и великог броја редокс центара по наночестици, директном фазном волтаметријом наночестица у раствору доминирају адсорпциони ефекти. Да би се откриле наночестице без акумулације услед адсорпције, потребно је изабрати експериментални приступ са (и) довољно високом концентрацијом наночестица, (ии) малим електродама за побољшање односа сигнала и позадине, или (иии) веома брз масовни транспорт.
Стога, МцКензие ет ал. (2012) су користили ултразвук снаге да драстично побољшају брзину транспорта масе наночестица према површини електроде. У њиховој експерименталној поставци, електрода је директно изложена ултразвуку високог интензитета са раздаљином од 5 мм између електроде и рога и 8 В/цм^–2 интензитет соникације који резултира мешањем и чишћењем кавитације. Тест редокс систем, редукција Ру(НХ3) са једним електроном₆³⁺ у воденом раствору 0,1 М КЦл, коришћен је за калибрацију брзине транспорта масе постигнуте под овим условима.
Препорука за уређај:
УП200С или УП200Ст
Референца/истраживачки рад:
МцКензие, КЈ; Маркен, Ф. (2001): Директна електрохемија наночестица Фе2О3 у воденом раствору и адсорбованог на индијум оксиду допираном калајем. Чиста примењена хемија, 73/12, 2001. 1885–1894.

Соникатори за сонохемијске реакције од лабораторијских до индустријских размера

Хиелсцхер нуди читав низ ултрасоникатора од ручног лабораторијског хомогенизатора до потпуно индустријских соникатора за велике токове. Сви резултати постигнути у малом обиму током тестирања, Р&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Хиелсцхер соникатори су поуздани, робусни и направљени за рад 24 сата дневно.
Питајте нас како да процените, оптимизујете и скалирате свој процес! Драго нам је да вам помогнемо у свим фазама – од првих тестова и оптимизације процеса до уградње у вашу индустријску производну линију!