โซโนเคมี: บันทึกการประยุกต์ใช้งาน

โซโนเคมีคือผลของคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิกต่อระบบเคมี เนื่องจากสภาวะรุนแรงที่เกิดขึ้นใน “จุดร้อน” ของคาวิเทชัน อัลตราซาวนด์กำลังสูงจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการปรับปรุงผลลัพธ์ของปฏิกิริยา (ผลได้สูงขึ้น คุณภาพดีขึ้น) การเปลี่ยนสาร และระยะเวลาของปฏิกิริยาเคมี การเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่างเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อใช้คลื่นอัลตราโซนิกเท่านั้น เช่น การเคลือบไทเทเนียมหรืออะลูมิเนียมด้วยดีบุกขนาดนาโน

ด้านล่างนี้คืออนุภาคและของเหลวที่คัดเลือกมา พร้อมคำแนะนำที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับวิธีจัดการวัสดุเพื่อบด กระจายตัว สลายการเกาะกลุ่ม หรือดัดแปรอนุภาคด้วยเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก

ดูขั้นตอนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกบางส่วนด้านล่าง เพื่อให้ปฏิกิริยาโซโนเคมีประสบความสำเร็จ!

เรียงตามลำดับตัวอักษรภาษาอังกฤษ:

α-Epoxyketones – ปฏิกิริยาเปิดวง

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การเปิดวงของ α-epoxyketones โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาดำเนินการด้วยการผสานวิธีอัลตราโซนิกและโฟโตเคมี โดยใช้ 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate (NBTPT) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง การผสานการใช้คลื่นอัลตราโซนิก (โซโนเคมี) กับโฟโตเคมีของสารประกอบเหล่านี้ในสภาวะที่มี NBTPT ทำให้เปิดวงอีพอกไซด์ได้ มีการแสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์เพิ่มอัตราของปฏิกิริยาที่เหนี่ยวนำด้วยแสงอย่างมีนัยสำคัญ อัลตราซาวนด์สามารถส่งผลอย่างมากต่อการเปิดวงของ α-epoxyketones ที่เร่งด้วยแสง โดยมีสาเหตุหลักจากการถ่ายเทมวลของสารตั้งต้นอย่างมีประสิทธิภาพและสถานะกระตุ้นของ NBTPT นอกจากนี้ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสปีชีส์ที่ว่องไวในระบบเอกพันธ์นี้เมื่อใช้คลื่นอัลตราโซนิกยังเกิดขึ้นเร็วกว่าระบบที่ไม่ใช้คลื่นอัลตราโซนิก ผลได้ที่สูงขึ้นและเวลาปฏิกิริยาที่สั้นลงเป็นข้อดีของวิธีนี้

การเปิดวงของ α-epoxyketones ที่เร่งด้วยแสงและช่วยด้วยอัลตราซาวนด์ (การศึกษาและภาพประกอบ: ©Memarian et al 2007)

ขั้นตอนการใช้คลื่นอัลตราโซนิก:
เตรียม α-Epoxyketones 1a-f และ 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate 2 ตามขั้นตอนที่รายงานไว้ ซื้อเมทานอลจาก Merck และกลั่นก่อนใช้งาน อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ใช้คือเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ UP400S จาก Hielscher Ultrasonics GmbH โดยใช้ฮอร์นอัลตราโซนิกชนิดจุ่ม S3 (เรียกอีกอย่างว่าโพรบหรือโซโนโทรด) ซึ่งปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกที่ความถี่ 24 kHz และปรับระดับความเข้มได้จนถึงความหนาแน่นกำลังเสียงสูงสุด 460Wcm^-2 การใช้คลื่นอัลตราโซนิกดำเนินการที่ 100% (แอมพลิจูดสูงสุด 210μm) จุ่มโซโนโทรด S3 (ความลึกในการจุ่มสูงสุด 90mm) ลงในส่วนผสมปฏิกิริยาโดยตรง ฉายรังสี UV โดยใช้หลอดปรอทความดันสูง 400W จาก Narva พร้อมระบายความร้อนให้ตัวอย่างในภาชนะแก้ว Duran วัดสเปกตรัม ¹H NMR ของส่วนผสมผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาแสงในสารละลาย CDCl₃ ที่มีเตตระเมทิลไซเลน (TMS) เป็นสารมาตรฐานภายใน ด้วยเครื่อง Bruker drx-500 (500 MHz) ดำเนินการโครมาโทกราฟีแบบชั้นเพื่อการเตรียมสาร (PLC) บนแผ่นขนาด 20 × 20cm² ที่เคลือบด้วยชั้นซิลิกาเจล Merck หนา 1mm ชนิด PF₂₅₄ ซึ่งเตรียมโดยทาซิลิกาในรูปสารแขวนลอยข้นและทำให้แห้งในอากาศ ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดเป็นสารที่ทราบอยู่แล้ว และข้อมูลสเปกตรัมของสารเหล่านี้ได้รับการรายงานก่อนหน้านี้
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S พร้อมฮอร์นอัลตราโซนิก S3
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): การเปิดวงของ α-epoxyketones ด้วยการเร่งปฏิกิริยาแบบโฟโตโซโนเคมี Beilstein Journal of Organic Chemistry 3/2, 2007.

ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม/นิกเกิล: การสร้างโครงสร้างระดับนาโนของโลหะผสม Al/Ni

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
อนุภาค Al/Ni สามารถดัดแปรด้วยวิธีโซโนเคมีโดยสร้างโครงสร้างระดับนาโนให้กับโลหะผสม Al/Ni ตั้งต้น จึงได้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของอะซีโตฟีโนน
การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา Al/Ni ด้วยอัลตราโซนิก:
กระจายโลหะผสม Al/Ni ที่จำหน่ายเชิงพาณิชย์ปริมาณ 5g ในน้ำบริสุทธิ์ (50mL) และใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลานานถึง 50 min ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ UIP1000hd (1kW, 20kHz) ที่ติดตั้งฮอร์นอัลตราโซนิก BS2d22 (พื้นที่หน้าหัว 3.8 cm²) และบูสเตอร์ B2-1.8 คำนวณความเข้มสูงสุดได้ 140 Wcm⁻² ที่แอมพลิจูดเชิงกล 106μm เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก จึงดำเนินการทดลองในเซลล์ควบคุมอุณหภูมิคงที่ หลังการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ทำให้ตัวอย่างแห้งภายใต้สุญญากาศโดยใช้ปืนลมร้อน
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd พร้อมโซโนโทรด BS2d22 และฮอร์นบูสเตอร์ B2–1.2
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): การกระตุ้นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน Al/Ni ด้วยโซโนเคมี Advanced Functional Materials 2012. DOI: 10.1002/adfm.201200437

ทรานส์เอสเทอริฟิเคชันสำหรับไบโอดีเซลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา MgO

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
ศึกษาปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันภายใต้การผสมด้วยอัลตราโซนิกอย่างต่อเนื่องโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP200S สำหรับพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่น ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา อัตราส่วนโมลของเมทานอลต่อน้ำมัน อุณหภูมิปฏิกิริยา และระยะเวลาปฏิกิริยา ดำเนินการทดลองแบบแบตช์ในเครื่องปฏิกรณ์แก้วแข็ง (300 ml เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 7 cm) ที่มีฝาสองคอพร้อมข้อต่อแก้วเจียร คอหนึ่งเชื่อมต่อกับโซโนโทรดไทเทเนียม S7 (เส้นผ่านศูนย์กลางปลาย 7 mm) ของเครื่องอัลตราโซนิก UP200S (200W, 24kHz) ตั้งแอมพลิจูดอัลตราโซนิกไว้ที่ 50% โดยใช้ 1 รอบต่อวินาที ส่วนผสมปฏิกิริยาได้รับคลื่นอัลตราโซนิกตลอดเวลาปฏิกิริยา อีกคอหนึ่งของห้องปฏิกรณ์ติดตั้งเครื่องควบแน่นสเตนเลสที่ออกแบบเฉพาะและระบายความร้อนด้วยน้ำ เพื่อควบแน่นเมทานอลที่ระเหยให้ไหลกลับ อุปกรณ์ทั้งหมดวางอยู่ในอ่างน้ำมันอุณหภูมิคงที่ซึ่งควบคุมด้วยเครื่องควบคุมอุณหภูมิแบบสัดส่วน–อินทิกรัล–อนุพันธ์ สามารถเพิ่มอุณหภูมิได้สูงถึง 65°C ด้วยความแม่นยำ ±1°C ใช้น้ำมันใช้แล้วและเมทานอลบริสุทธิ์ 99.9% เป็นวัตถุดิบสำหรับทรานส์เอสเทอริฟิเคชันไบโอดีเซล ใช้ MgO ขนาดนาโนที่ตกสะสมจากควัน (แถบแมกนีเซียม) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
ได้ผลการเปลี่ยนสารที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา 1.5 wt% และอัตราส่วนโมลเมทานอลต่อน้ำมัน 5:1 ที่ 55°C โดยได้การเปลี่ยนสาร 98.7% หลังจาก 45 min
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP200S พร้อมโซโนโทรดอัลตราโซนิก S7
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P.(): การศึกษาการผลิตไบโอดีเซลด้วยโซโนเคมีโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา MgO ระดับนาโนที่ตกสะสมจากควัน Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 8/ 2, 2013. 89–96.

การสังเคราะห์นาโนคอมโพสิต Cadmium(II)-thioacetamide

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
สังเคราะห์นาโนคอมโพสิต Cadmium(II)-thioacetamide ทั้งในสภาวะที่มีและไม่มีพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ด้วยวิธีโซโนเคมี สำหรับการสังเคราะห์ด้วยโซโนเคมี (การสังเคราะห์ด้วยคลื่นเสียง) ละลาย cadmium (II) acetate dihydrate (Cd(CH3COO)2.2H2O) 0.532 g, thioacetamide (TAA, CH3CSNH2) 0.148 g และโพแทสเซียมไอโอไดด์ (KI) 0.664 g ในน้ำปราศจากไอออนที่ผ่านการกลั่นสองครั้งปริมาณ 20mL สารละลายนี้ได้รับคลื่นอัลตราโซนิกจากเครื่องอัลตราโซนิกกำลังสูงชนิดโพรบ UP400S (24 kHz, 400W) ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 1 h ระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับส่วนผสมปฏิกิริยา อุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึง 70–80degC ตามการวัดด้วยเทอร์โมคัปเปิลเหล็ก–constantin หลังจากหนึ่งชั่วโมง เกิดตะกอนสีเหลืองสด แยกตะกอนด้วยการปั่นเหวี่ยง (4,000 rpm, 15 min) ล้างด้วยน้ำที่ผ่านการกลั่นสองครั้ง ตามด้วยเอทานอลสัมบูรณ์เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนที่ตกค้าง และสุดท้ายทำให้แห้งในอากาศ (ผลได้: 0.915 g, 68%) จุดสลายตัว 200°C สำหรับการเตรียมนาโนคอมโพสิตพอลิเมอร์ ละลายพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ 1.992 g ในน้ำปราศจากไอออนที่ผ่านการกลั่นสองครั้งปริมาณ 20 mL แล้วเติมลงในสารละลายข้างต้น ส่วนผสมนี้ได้รับคลื่นอัลตราโซนิกจากโพรบอัลตราโซนิก UP400S เป็นเวลา 1 h จนเกิดผลิตภัณฑ์สีส้มสด
ผล SEM แสดงให้เห็นว่าเมื่อมี PVA ขนาดอนุภาคลดลงจากประมาณ 38 nm เป็น 25 nm จากนั้นเราสังเคราะห์อนุภาคนาโน CdS ที่มีโครงสร้างผลึกแบบเฮกซะโกนัลและสัณฐานทรงกลม โดยการสลายตัวด้วยความร้อนของนาโนคอมโพสิตพอลิเมอร์ cadmium(II)-thioacetamide/PVA ซึ่งใช้เป็นสารตั้งต้น วัดขนาดอนุภาคนาโน CdS ด้วยทั้ง XRD และ SEM และผลที่ได้สอดคล้องกันอย่างดีมาก
Ranjbar และคณะ (2013) ยังพบว่านาโนคอมโพสิตพอลิเมอร์ Cd(II) เป็นสารตั้งต้นที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมอนุภาคนาโนแคดเมียมซัลไฟด์ที่มีสัณฐานน่าสนใจ ผลทั้งหมดแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้การสังเคราะห์ด้วยอัลตราโซนิกได้สำเร็จในฐานะวิธีที่เรียบง่าย มีประสิทธิภาพ ต้นทุนต่ำ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีศักยภาพอย่างยิ่งในการสังเคราะห์วัสดุระดับนาโน โดยไม่ต้องใช้สภาวะพิเศษ เช่น อุณหภูมิสูง เวลาปฏิกิริยานาน และความดันสูง
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): การสังเคราะห์และการศึกษาลักษณะเฉพาะของนาโนคอมโพสิต Cadmium-Thioacetamide Int. J. Nanosci. Nanotechnol. 9/4, 2013. 203–212.

CaCO3 – การเคลือบด้วยกรดสเตียริกโดยใช้อัลตราโซนิก

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การเคลือบ CaCO₃ ที่ตกตะกอนขนาดนาโน (NPCC) ด้วยกรดสเตียริกโดยใช้อัลตราโซนิก เพื่อปรับปรุงการกระจายตัวในพอลิเมอร์และลดการเกาะกลุ่ม ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับสารปริมาณ 2g ซึ่งเป็น CaCO₃ ที่ตกตะกอนขนาดนาโน (NPCC) ซึ่งยังไม่ได้เคลือบ ในเอทานอล 30ml ด้วยเครื่องอัลตราโซนิก UP400S ละลายกรดสเตียริก 9 wt% ในเอทานอล จากนั้นผสมเอทานอลที่มีกรดสเตียริกกับสารแขวนลอยที่ผ่านการใช้คลื่นอัลตราโซนิก
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S พร้อมโซโนโทรดเส้นผ่านศูนย์กลาง 22mm (H22D) และเซลล์การไหลที่มีแจ็กเก็ตระบายความร้อน
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Kow, K. W.; Abdullah, E. C.; Aziz, A. R. (2009): ผลของอัลตราซาวนด์ต่อการเคลือบ CaCO3 ที่ตกตะกอนขนาดนาโนด้วยกรดสเตียริก Asia‐Pacific Journal of Chemical Engineering 4/5, 2009. 807–813.

ไซเลนที่โดปด้วยซีเรียมไนเตรต

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
ใช้แผ่นเหล็กกล้าคาร์บอนรีดเย็น (6.5cm, 6.5cm, 0.3cm; ทำความสะอาดด้วยวิธีเคมีและขัดเงาด้วยวิธีเชิงกล) เป็นวัสดุฐานโลหะ ก่อนเคลือบ ทำความสะอาดแผ่นด้วยอะซีโตนโดยใช้อัลตราโซนิก แล้วทำความสะอาดด้วยสารละลายด่าง (สารละลาย NaOH 0.3mol L1) ที่ 60°C เป็นเวลา 10 min สำหรับการใช้เป็นสารรองพื้น ก่อนปรับสภาพวัสดุฐานเบื้องต้น นำสูตรทั่วไปที่มี γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS) 50 ส่วนมาเจือจางด้วยเมทานอลประมาณ 950 ส่วน ที่ pH 4.5 (ปรับด้วยกรดอะซีติก) และปล่อยให้ไซเลนเกิดไฮโดรลิซิส ขั้นตอนการเตรียมไซเลนที่โดปด้วยสารสีซีเรียมไนเตรตเหมือนกัน ยกเว้นการเติมซีเรียมไนเตรต 1, 2, 3 wt% ลงในสารละลายเมทานอลก่อนเติม (γ-GPS) แล้วผสมสารละลายนี้ด้วยเครื่องกวนแบบใบพัดที่ 1600 rpm เป็นเวลา 30 min ที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับสารกระจายตัวที่มีซีเรียมไนเตรตเป็นเวลา 30 min ที่ 40°C โดยใช้อ่างระบายความร้อนภายนอก กระบวนการอัลตราโซนิกดำเนินการด้วยเครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hd (1000W, 20 kHz) โดยใช้กำลังอัลตราโซนิกขาเข้าประมาณ 1 W/mL ปรับสภาพวัสดุฐานเบื้องต้นโดยล้างแต่ละแผ่นด้วยสารละลายไซเลนที่เหมาะสมเป็นเวลา 100 sec หลังการปรับสภาพ ปล่อยให้แผ่นแห้งที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 24 h จากนั้นเคลือบแผ่นที่ผ่านการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยอีพอกซีสองส่วนที่บ่มด้วยเอมีน (Epon 828, shell Co.) ให้ได้ความหนาฟิล์มเปียก 90μm ปล่อยให้แผ่นที่เคลือบอีพอกซีบ่มเป็นเวลา 1h ที่ 115°C หลังการบ่มสารเคลือบอีพอกซี ความหนาฟิล์มแห้งอยู่ที่ประมาณ 60μm
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Zaferani, S.H.; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): ผลทางเคมีไฟฟ้าของการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยไซเลนที่มีซีเรียมไนเตรตต่อสมบัติการหลุดล่อนจากปฏิกิริยาแคโทดของเหล็กเคลือบอีพอกซี Journal of Adhesion Science and Technology 27/22, 2013. 2411–2420.

โครงข่ายทองแดง–อะลูมิเนียม: การสังเคราะห์โครงข่าย Cu-Al ที่มีรูพรุน

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
ทองแดง–อะลูมิเนียมที่มีรูพรุนและทำให้เสถียรด้วยโลหะออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกใหม่ที่มีศักยภาพสำหรับการดีไฮโดรจิเนชันของโพรเพน โดยปราศจากโลหะมีตระกูลหรือโลหะอันตราย โครงสร้างของโลหะผสม Cu–Al ที่มีรูพรุนและผ่านการออกซิไดซ์ (ฟองน้ำโลหะ) คล้ายกับโลหะชนิด Raney อัลตราซาวนด์กำลังสูงเป็นเครื่องมือทางเคมีสีเขียวสำหรับการสังเคราะห์โครงข่ายทองแดง–อะลูมิเนียมที่มีรูพรุนและทำให้เสถียรด้วยโลหะออกไซด์ วัสดุเหล่านี้มีราคาไม่แพง (ต้นทุนการผลิตประมาณ 3 EUR/ลิตร) และวิธีนี้สามารถขยายขนาดได้ง่าย วัสดุรูพรุนชนิดใหม่เหล่านี้ (หรือ “ฟองน้ำโลหะ”) มีเนื้อวัสดุเป็นโลหะผสมและมีผิวที่ผ่านการออกซิไดซ์ และสามารถเร่งปฏิกิริยาดีไฮโดรจิเนชันของโพรเพนที่อุณหภูมิต่ำ
ขั้นตอนการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยอัลตราโซนิก:
กระจายผงโลหะผสม Al–Cu ปริมาณห้ากรัมในน้ำบริสุทธิ์สูงพิเศษ (50mL) และใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 60 min ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ Hielscher UIP1000hd (20kHz กำลังขาออกสูงสุด 1000W) อุปกรณ์อัลตราโซนิกชนิดโพรบติดตั้งโซโนโทรด BS2d22 (พื้นที่ปลาย 3.8cm²) และฮอร์นบูสเตอร์ B2–1.2 คำนวณความเข้มสูงสุดได้ 57 W/cm² ที่แอมพลิจูดเชิงกล 81μm ระหว่างการจัดการด้วยอัลตราโซนิก ระบายความร้อนให้ตัวอย่างในอ่างน้ำแข็ง หลังการจัดการ ทำให้ตัวอย่างแห้งที่ 120°C เป็นเวลา 24 h
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd พร้อมโซโนโทรด BS2d22 และฮอร์นบูสเตอร์ B2–1.2
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดง–อะลูมิเนียมชนิดใหม่และมีประสิทธิภาพสำหรับการดีไฮโดรจิเนชันของโพรเพน Chem. Eur. J. 2011, 17, 12254–12256.

การสลายคอปเปอร์พทาโลไซยานีน

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การกำจัดสีและการทำลายเมทัลโลพทาโลไซยานีน
ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับคอปเปอร์พทาโลไซยานีนร่วมกับน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ที่อุณหภูมิแวดล้อมและความดันบรรยากาศ โดยมีสารออกซิไดซ์ในปริมาณที่ใช้เร่งปฏิกิริยา ใช้เครื่องอัลตราโซนิก UIP500hd กำลัง 500W พร้อมห้อง fold-trough ที่ระดับกำลัง 37–59 W/cm²: ตัวอย่าง 5 mL (100 mg/L), น้ำ D/D 50 ร่วมกับคลอโรฟอร์มและไพริดีน โดยใช้แอมพลิจูดอัลตราโซนิก 60% อุณหภูมิปฏิกิริยา: 20°C
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP500hd

ทองคำ: การดัดแปรสัณฐานของอนุภาคนาโนทองคำ

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
ดัดแปรสัณฐานของอนุภาคนาโนทองคำภายใต้การให้คลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูง พบว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 20 min ในน้ำบริสุทธิ์และในสภาวะที่มีสารลดแรงตึงผิวเพียงพอที่จะหลอมรวมอนุภาคนาโนทองคำให้เป็นโครงสร้างคล้ายดัมเบล หลังการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 60 min อนุภาคนาโนทองคำในน้ำจะมีโครงสร้างคล้ายหนอนหรือวงแหวน อนุภาคนาโนที่หลอมรวมกันเป็นทรงกลมหรือทรงรีเกิดขึ้นด้วยอัลตราโซนิกในสภาวะที่มีสารละลายโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตหรือโดเดซิลเอมีน
ขั้นตอนการจัดการด้วยอัลตราโซนิก:
สำหรับการดัดแปรด้วยอัลตราโซนิก ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับสารละลายทองคำคอลลอยด์ที่ประกอบด้วยอนุภาคนาโนทองคำซึ่งเตรียมไว้ล่วงหน้าและมีซิเตรตปกป้อง โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 25nm (± 7nm) ในห้องปฏิกรณ์ปิด (ปริมาตรประมาณ 50mL) สารละลายทองคำคอลลอยด์ (0.97 mmol·L^-1) ได้รับคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูง (40 W/cm^-2) จากเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher UIP1000hdT (20kHz, 1000W) ที่ติดตั้งโซโนโทรดโลหะผสมไทเทเนียม BS2d18 (เส้นผ่านศูนย์กลางปลาย 0.7 นิ้ว) ซึ่งจุ่มลงไปประมาณ 2 cm ใต้ผิวของสารละลายที่ได้รับคลื่นอัลตราโซนิก ผ่านก๊าซอาร์กอนเข้าสู่ทองคำคอลลอยด์ (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid) เป็นเวลา 20 min ก่อนและระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก ด้วยอัตรา 200 mL·min^-1 เพื่อกำจัดออกซิเจนในสารละลาย สารละลายสารลดแรงตึงผิวแต่ละชนิดปริมาณ 35-mL ที่ไม่ได้เติม trisodium citrate dihydrate และทองคำคอลลอยด์ที่เตรียมไว้ล่วงหน้าปริมาณ 15 mL ถูกนำมารวมกัน โดยมีการให้ฟองก๊าซอาร์กอนเป็นเวลา 20 min ก่อนและระหว่างการจัดการด้วยอัลตราโซนิก
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd พร้อมโซโนโทรด BS2d18 และเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหล
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Radziuk, D.; Grigoriev,D.; Zhang, W.; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): การหลอมรวมอนุภาคนาโนทองคำที่เตรียมไว้ล่วงหน้าโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย Journal of Physical Chemistry C 114, 2010. 1835–1843.

ปุ๋ยอนินทรีย์ – การชะละลาย Cu, Cd และ Pb เพื่อการวิเคราะห์

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การสกัด Cu, Cd และ Pb จากปุ๋ยอนินทรีย์เพื่อการวิเคราะห์:
สำหรับการสกัดทองแดง ตะกั่ว และแคดเมียมด้วยอัลตราโซนิก ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับตัวอย่างที่มีส่วนผสมของปุ๋ยและตัวทำละลายด้วยอุปกรณ์อัลตราโซนิก เช่น เครื่องอัลตราโซนิก VialTweeter สำหรับการใช้คลื่นอัลตราโซนิกทางอ้อม ตัวอย่างปุ๋ยได้รับคลื่นอัลตราโซนิกในสภาวะที่มีสารละลายปริมาณ 2mL ความเข้มข้น 50% (v/v) ของ HNO₃ ในหลอดแก้วเป็นเวลา 3 นาที สามารถตรวจวัด Cu, Cd และ Pb ในสารสกัดได้ด้วยเทคนิคอะตอมมิกแอบซอร์พชันสเปกโทรเมตรีแบบเปลวไฟ (FAAS)
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
VialTweeter
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Lima, A. F.; Richter, E. M.; Muñoz, R. A. A. (2011): วิธีวิเคราะห์ทางเลือกสำหรับการตรวจวัดโลหะในปุ๋ยอนินทรีย์โดยอาศัยการสกัดที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วย Journal of the Brazilian Chemical Society 22/ 8. 2011. 1519–1524.

การสังเคราะห์ลาเท็กซ์

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การเตรียมลาเท็กซ์ P(St-BA)
สังเคราะห์อนุภาคลาเท็กซ์ Poly(styrene-r-butyl acrylate) P(St-BA) ด้วยพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชันในสภาวะที่มีสารลดแรงตึงผิว DBSA เริ่มจากละลาย DBSA 1 g ในน้ำ 100mL ในขวดสามคอ และปรับค่า pH ของสารละลายเป็น 2.0 เทมอนอเมอร์ผสม St 2.80g และ BA 8.40g พร้อมสารริเริ่ม AIBN (0.168g) ลงในสารละลาย DBSA เตรียมอิมัลชัน O/W โดยกวนด้วยแม่เหล็กเป็นเวลา 1 h ตามด้วยการใช้คลื่นอัลตราโซนิกจากเครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hd ที่ติดตั้งฮอร์นอัลตราโซนิก (โพรบ/โซโนโทรด) อีก 30 min ในอ่างน้ำแข็ง สุดท้าย ดำเนินการพอลิเมอไรเซชันที่ 90degC ในอ่างน้ำมันเป็นเวลา 2h ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
การผลิตฟิล์มนำไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นได้จาก poly(3,4-ethylenedioxythiophene)epoly(styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) บนวัสดุฐานผ้าไม่ทอ Materials Chemistry and Physics 143, 2013. 143–148.
คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสังเคราะห์ลาเท็กซ์ด้วยโซโนเคมี!

การกำจัดตะกั่ว (การชะละลายด้วยคลื่นเสียง)

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การชะละลายตะกั่วจากดินปนเปื้อนด้วยอัลตราโซนิก:
ดำเนินการทดลองชะละลายด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก UP400S พร้อมโพรบคลื่นเสียงไทเทเนียม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 14mm) ซึ่งทำงานที่ความถี่ 20kHz สอบเทียบโพรบอัลตราโซนิก (โซโนโทรด) ด้วยวิธีแคลอริเมตรี โดยตั้งความเข้มอัลตราโซนิกไว้ที่ 51 ± 0.4 W cm^-2 สำหรับการทดลองชะละลายด้วยคลื่นเสียงทั้งหมด ควบคุมอุณหภูมิการทดลองชะละลายด้วยคลื่นเสียงไว้ที่ 25 ± 1°C โดยใช้เซลล์แก้วก้นแบนที่มีแจ็กเก็ต ใช้สามระบบเป็นสารละลายชะละลายดิน (0.1L) ภายใต้การใช้คลื่นอัลตราโซนิก ได้แก่ สารละลายกรดอะซีติกปริมาณ 6 mL ความเข้มข้น 0.3 mol L^-2 (pH 3.24), สารละลายกรดไนตริก 3% (v/v) (pH 0.17) และบัฟเฟอร์กรดอะซีติก/อะซีเตต (pH 4.79) ที่เตรียมโดยผสมกรดอะซีติกปริมาณ 60mL 0f ความเข้มข้น 0.3 mol L^-1 กับ NaOH ปริมาณ 19 mL ความเข้มข้น 0.5 mol L^-1 หลังจากกระบวนการชะละลายด้วยคลื่นเสียง กรองตัวอย่างด้วยกระดาษกรองเพื่อแยกสารละลายที่ได้จากการชะละลายออกจากดิน ตามด้วยการสะสมตะกั่วด้วยไฟฟ้าจากสารละลายที่ได้จากการชะละลาย และการย่อยดินหลังการใช้อัลตราซาวนด์
อัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการเพิ่มการชะละลายตะกั่วจากดินปนเปื้อน อัลตราซาวนด์ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดตะกั่วที่ชะละลายได้ออกจากดินเกือบทั้งหมด ส่งผลให้ดินมีอันตรายน้อยลงมาก
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S พร้อมโซโนโทรด H14
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): การผสานการชะละลายด้วยอัลตราซาวนด์กับการบำบัดทางเคมีไฟฟ้าเพื่อกำจัดตะกั่วจากดิน Journal of New Materials for Electrochemical Systems 10, 2007. 195–199.

PbS – การสังเคราะห์อนุภาคนาโนตะกั่วซัลไฟด์

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
ที่อุณหภูมิห้อง เติมตะกั่วอะซีเตต 0.151 g (Pb(CH₃COO)2.3H₂O) และ TAA 0.03 g (CH₃CSNH₂) ลงในของเหลวไอออนิกปริมาณ 5mL, [EMIM] [EtSO₄], และน้ำที่ผ่านการกลั่นสองครั้งปริมาณ 15mL ในบีกเกอร์ 50mL ซึ่งได้รับคลื่นอัลตราโซนิกจากเครื่องอัลตราโซนิก Hielscher UP200S เป็นเวลา 7 min จุ่มปลายโพรบอัลตราโซนิก/โซโนโทรด S1 ลงในสารละลายปฏิกิริยาโดยตรง ปั่นเหวี่ยงสารแขวนลอยสีน้ำตาลเข้มที่เกิดขึ้นเพื่อแยกตะกอน และล้างสองครั้งด้วยน้ำที่ผ่านการกลั่นสองครั้งและเอทานอลตามลำดับ เพื่อกำจัดสารรีเอเจนต์ที่ไม่ทำปฏิกิริยา เพื่อศึกษาผลของอัลตราซาวนด์ต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ จึงเตรียมตัวอย่างเปรียบเทียบอีกหนึ่งตัวอย่าง โดยคงพารามิเตอร์ปฏิกิริยาไว้เหมือนเดิม ยกเว้นการเตรียมผลิตภัณฑ์ด้วยการกวนต่อเนื่องเป็นเวลา 24 h โดยไม่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกช่วย
มีการเสนอการสังเคราะห์ที่ใช้อัลตราโซนิกช่วยในของเหลวไอออนิกที่มีน้ำเป็นตัวกลาง ณ อุณหภูมิห้อง เพื่อเตรียมอนุภาคนาโน PbS วิธีเคมีสีเขียวที่อุณหภูมิห้องและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนี้รวดเร็วและไม่ใช้แม่แบบ ซึ่งลดเวลาสังเคราะห์อย่างมากและหลีกเลี่ยงขั้นตอนการสังเคราะห์ที่ซับซ้อน นาโนคลัสเตอร์ที่เตรียมได้แสดงการเลื่อนไปทางสีน้ำเงินอย่างมากถึง 3.86 eV ซึ่งอาจเกิดจากขนาดอนุภาคที่เล็กมากและผลการกักขังเชิงควอนตัม
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP200S
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): การเตรียมและการศึกษาลักษณะเฉพาะของอนุภาคนาโน PbS อย่างง่ายที่อุณหภูมิห้องในของเหลวไอออนิกที่มีน้ำเป็นตัวกลาง [EMIM][EtSO4] โดยใช้คลื่นอัลตราโซนิก Bulletin of Korean Chemical Society 29/ 1, 2008. 53–56.

การสลายฟีนอล

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
Rokhina และคณะ (2013) ใช้กรดเปอร์อะซีติก (PAA) ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธ์ (MnO₂) เพื่อสลายฟีนอลในสารละลายน้ำภายใต้การให้คลื่นอัลตราโซนิก ดำเนินการใช้คลื่นอัลตราโซนิกด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ UP400S กำลัง 400W ซึ่งสามารถให้คลื่นอัลตราโซนิกได้ทั้งแบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ (กล่าวคือ เปิด 4 sec และปิด 2 sec) ที่ความถี่คงที่ 24 kHz กำลังขาเข้ารวม ความหนาแน่นกำลัง และความเข้มกำลังที่ถ่ายเข้าสู่ระบบซึ่งคำนวณได้คือ 20 W, 9.5×10^-2 W/cm^-3, และ 14.3 W/cm^-2 ตามลำดับ ใช้กำลังคงที่ตลอดการทดลอง ใช้ชุดหมุนเวียนของเหลวควบคุมอุณหภูมิชนิดจุ่มเพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์ เวลาที่ให้คลื่นอัลตราโซนิกจริงคือ 4 h แม้เวลาปฏิกิริยาที่ผ่านไปจริงจะเป็น 6 h เนื่องจากการทำงานในโหมดพัลส์ ในการทดลองทั่วไป เติมสารละลายฟีนอล 100mL (1.05 mM) และตัวเร่งปฏิกิริยา MnO2 กับ PAA (2%) ในปริมาณที่เหมาะสมลงในเครื่องปฏิกรณ์แก้ว โดยมีช่วงปริมาณ 0–2 g L^-1 และ 0–150 ppm ตามลำดับ ดำเนินปฏิกิริยาทั้งหมดที่ pH ใกล้เป็นกลาง ความดันบรรยากาศ และอุณหภูมิห้อง (22 ± 1 °C)
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้พื้นที่ผิวมากขึ้น 4 เท่าโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในด้านที่เกี่ยวกับโครงสร้าง ความถี่การหมุนเวียนของตัวเร่งปฏิกิริยา (TOF) เพิ่มขึ้นจาก 7 x 10^-3 เป็น 12.2 x 10^-3 min^-1 เมื่อเทียบกับกระบวนการที่ไม่ใช้คลื่นเสียง นอกจากนี้ ไม่ตรวจพบการชะละลายของตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างมีนัยสำคัญ การออกซิเดชันของฟีนอลที่อุณหภูมิคงที่โดยใช้สารรีเอเจนต์ความเข้มข้นค่อนข้างต่ำแสดงอัตราการกำจัดฟีนอลสูง (สูงถึง 89%) ภายใต้สภาวะไม่รุนแรง โดยทั่วไป อัลตราซาวนด์เร่งกระบวนการออกซิเดชันในช่วง 60 min แรก (กำจัดฟีนอลได้ 70% เทียบกับ 40% เมื่อไม่ใช้คลื่นเสียง)
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Rokhina, E. V.; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Van As, H.; Virkutyte, J. (2013): การแตกพันธะแบบโฮโมไลซิสของกรดเปอร์อะซีติกที่เร่งด้วย MnO₂ และใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพื่อสลายฟีนอล: การประเมินเคมีและจลนพลศาสตร์ของกระบวนการ Chemical Engineering Journal 221, 2013. 476–486.

ฟีนอล: การออกซิเดชันของฟีนอลโดยใช้ RuI₃ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การออกซิเดชันของฟีนอลแบบวิวิธพันธ์ในน้ำบน RuI₃ ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂): ศึกษาการออกซิเดชันของฟีนอล (100 ppm) โดยใช้ RuI₃ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์แก้ว 100 mL ที่ติดตั้งเครื่องกวนแม่เหล็กและเครื่องควบคุมอุณหภูมิ กวนส่วนผสมปฏิกิริยาที่ความเร็ว 800 rpm เป็นเวลา 1–6 ชั่วโมง เพื่อให้ผสมอย่างสมบูรณ์ กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ และให้อนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยาแขวนลอยทั้งหมด ไม่มีการกวนสารละลายด้วยวิธีเชิงกลระหว่างการใช้คลื่นอัลตราโซนิก เนื่องจากการรบกวนที่เกิดจากการสั่นและการยุบตัวของฟองคาวิเทชันทำให้เกิดการผสมที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในตัวเอง ให้คลื่นอัลตราโซนิกแก่สารละลายด้วยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก UP400S ที่มีอุปกรณ์อัลตราโซนิก (เรียกว่าเครื่องอัลตราโซนิกชนิดโพรบ) ซึ่งสามารถทำงานได้ทั้งแบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ที่ความถี่คงที่ 24 kHz และกำลังขาออกสูงสุด 400W
สำหรับการทดลอง เติม RuI₃ ที่ไม่ได้ผ่านการปรับสภาพเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (0.5–2 gL^-1) ในรูปสารแขวนลอยลงในตัวกลางปฏิกิริยา ตามด้วยการเติม H2O2 (30% ความเข้มข้นในช่วง 200–1200 ppm)
Rokhina และคณะพบในการศึกษาว่าการให้คลื่นอัลตราโซนิกมีบทบาทสำคัญในการดัดแปรสมบัติด้านโครงสร้างเนื้อวัสดุของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยสร้างโครงสร้างรูพรุนระดับไมโครที่มีพื้นที่ผิวสูงขึ้นจากการแตกย่อยของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา นอกจากนี้ ยังมีผลส่งเสริมโดยป้องกันการเกาะกลุ่มของอนุภาคตัวเร่งปฏิกิริยา และช่วยให้ฟีนอลกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เข้าถึงตำแหน่งกัมมันต์ของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ดีขึ้น
ประสิทธิภาพของกระบวนการที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มขึ้นสองเท่าเมื่อเทียบกับกระบวนการออกซิเดชันที่ไม่ใช้คลื่นเสียง โดยเป็นผลจากพฤติกรรมการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้น และการเกิดสปีชีส์ออกซิไดซ์ เช่น •OH, •HO2 และ •I₂ ผ่านการแตกพันธะไฮโดรเจนและการรวมตัวใหม่ของอนุมูล
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Rokhina, E. V.; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): การออกซิเดชันของฟีนอลด้วยเปอร์ออกไซด์ในน้ำแบบวิวิธพันธ์ที่เร่งด้วยรูทีเนียมและใช้อัลตราซาวนด์ช่วย Applied Catalysis B: Environmental 87, 2009. 162– 170.

อนุภาค Ag/ZnO ที่เคลือบด้วย PLA

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การเคลือบอนุภาค Ag/ZnO ด้วย PLA: เตรียมอนุภาค Ag/ZnO ขนาดไมโครและเล็กกว่าไมโครที่เคลือบด้วย PLA โดยใช้เทคนิคการระเหยตัวทำละลายจากอิมัลชันน้ำมันในน้ำ วิธีนี้ดำเนินการดังต่อไปนี้ ขั้นแรก ละลายพอลิเมอร์ 400 mg ในคลอโรฟอร์ม 4 ml ได้ความเข้มข้นพอลิเมอร์ในคลอโรฟอร์ม 100 mg/ml ขั้นที่สอง ทำสารละลายพอลิเมอร์ให้เป็นอิมัลชันในสารละลายน้ำของระบบสารลดแรงตึงผิวต่าง ๆ (สารช่วยเกิดอิมัลชัน PVA 8-88) ภายใต้การกวนอย่างต่อเนื่องด้วยเครื่องโฮโมจีไนเซอร์ที่ความเร็วการกวน 24,000 rpm กวนส่วนผสมเป็นเวลา 5 min และระหว่างนี้ระบายความร้อนให้อิมัลชันที่กำลังก่อตัวด้วยน้ำแข็ง อัตราส่วนระหว่างสารละลายน้ำของสารลดแรงตึงผิวกับสารละลาย PLA ในคลอโรฟอร์มเท่ากันในการทดลองทั้งหมด (4:1) จากนั้นใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกชนิดโพรบ UP400S (400W, 24kHz) ให้คลื่นอัลตราโซนิกแก่อิมัลชันที่ได้เป็นเวลา 5 min ที่ค่ารอบการทำงาน 0.5 และแอมพลิจูด 35% สุดท้าย ย้ายอิมัลชันที่เตรียมแล้วลงในขวดเออร์เลนเมเยอร์ กวน และระเหยตัวทำละลายอินทรีย์ออกจากอิมัลชันภายใต้ความดันลดลง ซึ่งนำไปสู่การเกิดสารแขวนลอยของอนุภาคในที่สุด หลังจากกำจัดตัวทำละลาย ปั่นเหวี่ยงสารแขวนลอยสามครั้งเพื่อกำจัดสารช่วยเกิดอิมัลชัน
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): อนุภาคลูกผสมต้านแบคทีเรียที่สังเคราะห์ด้วยไมโครเวฟและเคลือบด้วย Poly (L-Lactic Acid) Nanocon 2011.

คอมโพสิตพอลิแอนิลีน

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
การเตรียมคอมโพสิตนาโนพอลิแอนิลีนชนิดโดปตัวเอง (SPAni) ที่มีน้ำเป็นตัวกลาง (Sc-WB)
เพื่อเตรียมคอมโพสิต SPAni ที่มีน้ำเป็นตัวกลาง นำ SPAni 0.3 gr ซึ่งสังเคราะห์ด้วยพอลิเมอไรเซชันแบบ in-situ ในตัวกลาง ScCO2 มาเจือจางด้วยน้ำ และใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 2 นาทีด้วยเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก UIP1000hd กำลัง 1000W จากนั้นทำผลิตภัณฑ์สารแขวนลอยให้เป็นเนื้อเดียวกันโดยเติมเมทริกซ์สารทำให้แข็งที่มีน้ำเป็นตัวกลาง 125 gr เป็นเวลา 15 min และใช้คลื่นอัลตราโซนิกขั้นสุดท้ายที่อุณหภูมิแวดล้อมเป็นเวลา 5 min
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UIP1000hd
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Bagherzadeh, M.R.; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013): สมรรถนะการปกป้องของสารเคลือบอีพอกซีที่มีน้ำเป็นตัวกลางและมีนาโนพอลิแอนิลีนชนิดโดปตัวเองที่สังเคราะห์ใน ScCO2 2013.

พอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน: การสลายแนฟทาลีน อะซีแนฟทิลีน และฟีแนนทรีนด้วยโซโนเคมี

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
สำหรับการสลายพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ได้แก่ แนฟทาลีน อะซีแนฟทิลีน และฟีแนนทรีนในน้ำด้วยโซโนเคมี ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับส่วนผสมตัวอย่างที่ 20◦C และความเข้มข้น PAH เป้าหมายแต่ละชนิด 50 µg/l (ความเข้มข้นเริ่มต้นรวม 150 µg/l) ให้คลื่นอัลตราโซนิกด้วยเครื่องอัลตราโซนิกชนิดฮอร์น UP400S (400W, 24kHz) ซึ่งสามารถทำงานได้ทั้งแบบต่อเนื่องหรือแบบพัลส์ เครื่องอัลตราโซนิก UP400S ติดตั้งโพรบไทเทเนียม H7 ที่มีปลายเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 mm ดำเนินปฏิกิริยาในภาชนะปฏิกิริยาแก้วทรงกระบอก 200 mL โดยติดตั้งฮอร์นไทเทเนียมไว้ด้านบนของภาชนะปฏิกิริยาและปิดผนึกด้วยโอริงและวาล์วเทฟลอน วางภาชนะปฏิกิริยาในอ่างน้ำเพื่อควบคุมอุณหภูมิกระบวนการ เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาโฟโตเคมีใด ๆ จึงหุ้มภาชนะด้วยอะลูมิเนียมฟอยล์
ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนสารของ PAHs เพิ่มขึ้นเมื่อระยะเวลาการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเพิ่มขึ้น
สำหรับแนฟทาลีน การเปลี่ยนสารที่ใช้อัลตราโซนิกช่วย (ตั้งกำลังอัลตราซาวนด์ไว้ที่ 150W) เพิ่มขึ้นจาก 77.6% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 30 min เป็น 84.4% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 60 min
สำหรับอะซีแนฟทิลีน การเปลี่ยนสารที่ใช้อัลตราโซนิกช่วย (ตั้งกำลังอัลตราซาวนด์ไว้ที่ 150W) เพิ่มขึ้นจาก 77.6% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 30 min ด้วยกำลังอัลตราซาวนด์ 150W เป็น 84.4% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 60 min ด้วยอัลตราซาวนด์ 150W เพิ่มขึ้นจาก 80.7% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 30 min ด้วยกำลังอัลตราซาวนด์ 150W เป็น 96.6% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 60 min
สำหรับฟีแนนทรีน การเปลี่ยนสารที่ใช้อัลตราโซนิกช่วย (ตั้งกำลังอัลตราซาวนด์ไว้ที่ 150W) เพิ่มขึ้นจาก 73.8% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 30 min เป็น 83.0% หลังใช้คลื่นอัลตราโซนิก 60 min
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสลาย สามารถใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเติมไอออนเฟอร์รัส มีการแสดงให้เห็นว่าการเติมไอออนเฟอร์รัสมีผลเสริมฤทธิ์กันซึ่งจำลองปฏิกิริยาคล้ายเฟนตัน
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP400S พร้อม H7
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Psillakis, E.; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): การสลายพอลิไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในสารละลายน้ำด้วยการให้คลื่นอัลตราโซนิก Journal of Hazardous Materials B108, 2004. 95–102.

การกำจัดชั้นออกไซด์ออกจากวัสดุฐาน

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
เพื่อเตรียมวัสดุฐานก่อนปลูกเส้นลวดนาโน CuO บนวัสดุฐาน Cu กำจัดชั้นออกไซด์ที่มีอยู่เดิมบนผิว Cu โดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับตัวอย่างในกรดไฮโดรคลอริก 0.7 M เป็นเวลา 2 min ด้วย Hielscher UP200S ทำความสะอาดตัวอย่างด้วยอัลตราโซนิกในอะซีโตนเป็นเวลา 5 min เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ ล้างอย่างทั่วถึงด้วยน้ำปราศจากไอออน (DI) และทำให้แห้งด้วยอากาศอัด
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP200S หรือ UP200St
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
Mashock, M.; Yu, K.; Cui, S.; Mao, S.; Lu, G.; Chen, J. (2012): การปรับสมบัติการตรวจจับก๊าซของเส้นลวดนาโน CuO โดยสร้างรอยต่อ p−n ขนาดนาโนที่แยกจากกันบนพื้นผิว ACS Applied Materials & Interfaces 4, 2012. 4192–4199.

การทดลองโวลแทมเมตรี

การประยุกต์ใช้อัลตราโซนิก:
สำหรับการทดลองโวลแทมเมตรีที่เสริมประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์ ใช้เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher UP200S กำลัง 200 วัตต์ ที่ติดตั้งฮอร์นแก้ว (ปลายเส้นผ่านศูนย์กลาง 13-mm) ใช้อัลตราซาวนด์ที่ความเข้ม 8 W/cm^–2.
เนื่องจากอัตราการแพร่ของอนุภาคนาโนในสารละลายน้ำช้า และมีตำแหน่งรีดอกซ์จำนวนมากต่ออนุภาคนาโนแต่ละอนุภาค โวลแทมเมตรีโดยตรงของอนุภาคนาโนในเฟสสารละลายจึงถูกครอบงำด้วยผลจากการดูดซับ เพื่อให้ตรวจพบอนุภาคนาโนโดยไม่มีการสะสมจากการดูดซับ ต้องเลือกแนวทางการทดลองที่ใช้ (i) ความเข้มข้นอนุภาคนาโนสูงเพียงพอ (ii) ขั้วไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณพื้นหลัง หรือ (iii) การถ่ายเทมวลที่รวดเร็วมาก
ดังนั้น McKenzie และคณะ (2012) จึงใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูงเพื่อเพิ่มอัตราการถ่ายเทมวลของอนุภาคนาโนไปยังพื้นผิวขั้วไฟฟ้าอย่างมาก ในชุดการทดลอง ขั้วไฟฟ้าได้รับอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงโดยตรง โดยมีระยะห่างระหว่างขั้วไฟฟ้ากับฮอร์น 5 mm และความเข้มการใช้คลื่นอัลตราโซนิก 8 W/cm^–2 ซึ่งทำให้เกิดการกวนและการทำความสะอาดด้วยคาวิเทชัน ใช้ระบบรีดอกซ์ทดสอบ คือการรีดิวซ์ Ru(NH3)₆³⁺ ด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในสารละลายน้ำ KCl 0.1 M เพื่อสอบเทียบอัตราการถ่ายเทมวลที่ได้ภายใต้สภาวะเหล่านี้
อุปกรณ์ที่แนะนำ:
UP200S หรือ UP200St
เอกสารอ้างอิง/บทความวิจัย:
McKenzie, K. J.; Marken, F. (2001): เคมีไฟฟ้าโดยตรงของ Fe2O3 ในรูปอนุภาคนาโนในสารละลายน้ำและที่ดูดซับบนอินเดียมออกไซด์ที่โดปด้วยดีบุก Pure Applied Chemistry, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

เครื่องอัลตราโซนิกสำหรับปฏิกิริยาโซโนเคมีตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการถึงระดับอุตสาหกรรม

Hielscher นำเสนอเครื่องอัลตราโซนิกครบทุกช่วง ตั้งแต่เครื่องโฮโมจีไนเซอร์แบบมือถือสำหรับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงเครื่องอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบสำหรับกระแสของไหลปริมาณสูง ผลลัพธ์ทั้งหมดที่ได้ในระดับขนาดเล็กระหว่างการทดสอบ การวิจัยและพัฒนา และการปรับกระบวนการอัลตราโซนิกให้เหมาะสม สามารถ >ขยายขนาดแบบเชิงเส้นไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบได้. เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เชื่อถือได้ แข็งแกร่ง และสร้างขึ้นเพื่อการทำงานแบบ 24/7
สอบถามเราเกี่ยวกับวิธีประเมิน ปรับให้เหมาะสม และขยายขนาดกระบวนการของคุณ! เรายินดีช่วยเหลือคุณในทุกขั้นตอน – ตั้งแต่การทดสอบครั้งแรกและการปรับกระบวนการให้เหมาะสม ไปจนถึงการติดตั้งในสายการผลิตอุตสาหกรรมของคุณ!