Hielscher Ultrason Teknolojisi

Sonocatalysis – Ultrasonik Destekli Kataliz

Ultrasonikasyon geliştirilmiş kütle transferi ve enerji girişi ile kataliz sırasında katalizör reaktivite etkiler. Katalizör reaksiyona sokulacak bileşikler için farklı bir fazda olduğu heterojen kataliz, içinde, ultrasonik dağıtım reaktantlara mevcut yüzey alanını arttırır.

Kataliz Geçmişi

Kataliz proses olan bir oranı Kimyasal reaksiyon artar bir katalizör vasıtası ile (veya azaldıkça). Birçok kimyasal üretim kataliz içerir. Reaksiyon oranı üzerindeki etkisi hız belirleyici aşamasında reaktanlann temas sıklığına bağlıdır. Genelde, katalizörler, reaksiyon oranını artırarak reaksiyon ürününe alternatif bir reaksiyon yolu sağlayarak aktivasyon enerjisini azaltır. Bunun için, katalizörler daha sonra son ürün elde ara maddeleri oluşturmak için bir ya da daha çok reaksiyona giren maddeler ile reaksiyona girer. ikinci aşama katalizör oluşturur. Tarafından aktivasyon enerjisini düşürmekAyrıntılı moleküler çarpışma geçiş durumuna ulaşmak için gereken enerji. Bazı durumlarda, katalizörler değiştirmek için kimyasal reaksiyon seçiciliğini kullanılır.

Diyagram Z üretmek için bir kimyasal reaksiyonun X + Y bir katalizör etkisini göstermektedir Bu, diyagram sağa katalizör daha düşük bir aktivasyon enerjisi Ea'ya sahip alternatif bir yol (yeşil) içerir Z. üretmek için bir kimyasal reaksiyonun X + Y bir katalizör etkisini göstermektedir.

Ultrasonication Etkileri

Sıvılarda akustik dalga boyu, 18kHz ile 10MHz arasındaki frekanslar için yaklaşık 110 ila 0.15 mm arasındadır. Bu moleküler boyutlarda önemli ölçüde üzerinde. Bu nedenle, bir kimyasal türün molekülleri ile akustik alanın doğrudan bağlantı yoktur. Ultrasonication etkileri büyük ölçüde bir sonucu vardır ultrasonik kavitasyon Sıvılarda. Bu nedenle, Ultrasonik destekli katalizörler, sıvı fazda olmak üzere en az bir reaktif gerektirir. Ultrasonikasyon, heterojen ve homojen kataliz katkıda birçok yoldan. Bağımsız etkileri teşvik veya ultrasonik genlik ve sıvı basıncı adapte azaltılabilir.

Ultrasonik ayırıcı ve emülsiyon

Reaktifler ve birden fazla faz (heterojen kataliz) bir katalizör içeren kimyasal reaksiyonlar, bu reaktifin yanı sıra katalizör mevcut tek yerdir, faz sınırına sınırlıdır. Reaktifler ve katalizör birbirlerine pozlama bir Birçok çok fazlı kimyasal reaksiyonlar için önemli bir faktör. Bu nedenle, faz sınır özgül yüzey alanı reaksiyonun kimyasal oranı için etkili olur.

Grafik tanecik boyutu ve yüzey alanı arasında bir korelasyon olduğunu göstermektedirUltrasonikasyon için çok etkili bir yöntemdir Katıların dağılımı ve için Sıvıların emülsiyonlaştırılması. Parçacık/damlacık boyutunu azaltarak, faz sınırının toplam yüzey alanı aynı anda artar. Soldaki grafik, küresel parçacıklar veya damlacıklar durumunda partikül boyutu ve yüzey alanı arasındaki korelasyon gösterir (Büyük görmek için tıklayın!). Faz sınır yüzeyi arttıkça kimyasal reaksiyon hızı da artar. Birçok malzeme için ultrasonik kavitasyon parçacıklar ve damlacıklar yapabilirsiniz çok ince boyut – genellikle önemli ölçüde altında 100 nanometre. dispersiyon veya emülsiyon en azından geçici olarak kararlı hale gelmesi durumunda, uygulama ultrasonik bir başlangıç ​​aşamasında, sadece gerekli olabilir Kimyasal tepkime. Reaktiflerin, ilk karıştırma ve katalizör için bir satır içi ultrasonik reaktör çok kısa bir sürede ve yüksek akış hızlarında ince boyutlu parçacıkları / damlacıklar oluşturabilir. Hatta son derece ağdalı medyaya uygulanabilir.

Kütle Transferi

EmülsiyonReaktifler bir faz sınırında reaksiyon gösterdiğinde, kimyasal reaksiyon ürünleri temas yüzeyinde birikir. Bu, diğer reaktif moleküllerinin bu faz sınırında etkileşerek engellemesi. Kavitasyonel Jet akışlarından kaynaklanan mekanik kesme kuvvetleri ve akustik akış ve parçacık veya damlacık yüzeylerden türbüslü akış ve malzeme taşımacılığı sonucu. Damlacıklar durumunda, yüksek kesme birleşim ve yeni damlacıklar sonraki oluşumuna yol açabilir. Kimyasal reaksiyon zamanla ilerledikçe, tekrarlayan bir sonication, örneğin iki aşamalı veya devridaim, gerekli olabilir reaktiflerin en üst düzeye.

Enerji girişi

Ultrasonik kavitasyon benzersiz bir yoldur kimyasal reaksiyonlar, enerji koymak. yüksek hızlı sıvı jetleri, yüksek basınçlı bir kombinasyonu (>1000atm) ve yüksek sıcaklıklarda (>5000K), büyük ısıtma ve soğutma oranları (>109ks-1) Lokal olarak kavitasyonel kabarcıklar implosive sıkıştırma sırasında konsantre bulunurlar. Mehmet özkaya says: "Cavitation is an extraordinary method of concentrating the diffuse energy of sound into a chemically usable form."

reaktivite artış

parçacık yüzeylerinde Kavitasyon erozyon unpassivated, yüksek reaktif yüzeyler oluşturur. Kısa süreli yüksek sıcaklık ve basınçlar katkıda Moleküler ayrışma ve reaktivitesini artırmak Birçok kimyasal türlerin. Ultrasonik radyasyon, örneğin, katalizörlerin hazırlanmasında kullanılabilir ince boyutlu parçacıklar agrega üretmek. Bu amorf katalizörleri üretir yüksek spesifik yüzey partikülleri alanı. Bu nedenle toplam yapısına, bu gibi katalizörler (yani süzme ile) reaksiyon ürünlerinden ayrılabilir.

Ultrasonik Temizleme

Genellikle katalizör istenmeyen tarafından-ürünler, kontaminasyonlar veya reaktiflerin kirleri içerir. Bu bozulma ve katı katalizörler yüzeyinde kirlenme yol açabilir. Kirlenme maruz katalizör yüzeyi azaltır ve bu nedenle verimliliğini azaltır. Herhangi bir işlem sırasında ya da diğer proses kimyasalları kullanılarak geri dönüşüm aralıklarında kaldırılmalıdır. Ultrasonication etkili bir yoludur Temiz katalizörler veya katalizör geri kazanım işlemine yardımcı. Ultrasonik temizleme muhtemelen ultrasonik en yaygın ve bilinen bir uygulamadır. 10'a kadar kavitasyonel sıvı jetleri ve şok dalgalarının sıkışma4atm lokalize kesme kuvvetleri, erozyon ve yüzey çukurlaşması oluşturabilir. ince boyutlu parçacıklar için, yüksek hızlı bir parçacık arası çarpışma da erozyon ve yüzey yol öğütme ve freze. Bu çarpışmalar Yakl yerel geçici etki sıcaklıkları neden olabilir. 3000K. Suslick etkili olduğu ultrasonikasyon gösterdi yüzey oksit kaplamaların kaldırılması. Bu tür pasifleştirme kaplamaların çıkarılması önemli ölçüde reaksiyonları geniş bir çeşitliliği için, reaksiyon oranları (geliştirir2008 Suslick). ultrasonik uygulama kataliz aşaması sırasında, katı dağılmış bir katalizörün kirlenme sorunu daha düşük olur ve katalizör geri kazanım işlemi sırasında temizlik katkıda bulunur.

Ultrasonik Kataliz örnekleri

Ultrasonik destekli kataliz için ve heterojen katalizörlerin, ultrasonik hazırlanması için çok sayıda örnek bulunmaktadır. Önerimiz Sonocatalysis Kenneth Suslick makalesi kapsamlı bir giriş yapmak. Hielscher, katalizörler ya da kataliz hazırlanması için ultrasonik reaktörler malzemeleri Biyodizel Pompabenzeri methylesters üretimi için katalitik transesterifikasyon (yani yağ metilester = biyodizel).

Sonocatalysis için Ultrasonik Ekipmanları

7 x 1 kW ultrasonik işlemci ile Ultrasonik Reaktör UIP1000hdHielscher kullanımda için ultrasonik cihazlar üretmektedir herhangi ölçek ve bir süreçlerin çeşitli. Bu içerir laboratuar sonication küçük şişeler yanı sıra sınai reaktörler ve akış hücreleri. laboratuar ölçeğinde başlangıç ​​işlem testi için UP400S (400 watt) çok uygundur. Bu toplu işlemleri için hem de satır içi sonication için kullanılabilir. Ölçek dolmadan süreç test ve optimizasyon için, kullanılması önerilir UIP1000hd (1000 watt)Bu birimleri çok uyarlanabilir ve yol açtığı için, con herhangi bir büyük kapasiteye doğrusal ölçeklenebilir. Tam ölçekli üretim için biz kadar ultrasonik cihazlar sunuyoruz 10kW ve 16kW ultrasonik güç. Birkaç tür birimlerin Kümeleri çok yüksek işleme kapasiteleri sunar.

Biz süreç testi, optimizasyon desteklemek ve büyütmek için mutluluk olacaktır. Bizimle konuş yaklaşık uygun ekipman ya da Bizim süreç laboratuvar ziyaret.

Daha fazla bilgi talep et!

Sonocatalysis ve ultrasonik destekli kataliz hakkında daha fazla bilgi istemek için lütfen bu formu doldurun.









Lütfen dikkat Gizlilik Politikası.


Sonocatalysis ve Ultrasonik Destekli Kataliz üzerinde Edebiyatı

Suslick, K. S .; Didenko, Y .; M. Fang, M .; Hyeon, T .; Kolbeck, K. J .; McNamara, W.B. III; Mdleleni, M. M .; Wong, M. (1999): Phil: Akustik Kavitasyon ve Kimyasal Sonuçları. Trans. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.

Suslick, K.S.; Skrabalak, S.E. (2008): "Sonocatalysis" Heterojen Kataliz, vol Handbook of. 4; Ertl, G .; Knzinger, H .; Schth, K .; Weitkamp, ​​J., Ed .; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, s 2006-2017..