Hielscher ультразвукова технологія

Сонохімічна реакція та синтез

Sonochemistry - це застосування ультразвуку до хімічних реакцій та процесів. Механізм викликання сонохімічних ефектів у рідинах є явищем акустичної кавітації.

Hielscher ультразвукові лабораторні та промислові прилади використовуються в широкому спектрі сонохімічних процесів. Ультразвукова Кавітація посилюється і прискорює хімічні реакції, такі як синтез і каталіз.

Сонохімічні реакції

Наступні сонохімічні ефекти можуть спостерігатися при хімічних реакціях і процесах:

  • збільшення швидкості реакції
  • збільшення виходу реакції
  • більш ефективне використання енергії
  • сонохімічні методи переключення реакційного шляху
  • підвищення ефективності каталізаторів фазового перенесення
  • уникнення каталізаторів фазового переходу
  • використання неочищених або технічних реагентів
  • активація металів і твердих тіл
  • підвищення реактивності реагентів або каталізаторів (Натисніть тут, щоб дізнатись більше про каталізатор, який підтримує ультразвукове дослідження)
  • поліпшення синтезу частинок
  • нанесення наночастинок

Ультразвукова кавітація в рідинах

Кавітація, це утворення, зростання та імплозійний колапс бульбашок у рідині. Кавітаційний колапс створює інтенсивний локальний нагрів (~ 5000 К), високий тиск (~ 1000 атм) і величезні швидкості нагріву та охолодження (>109 К / сек) та струми рідкого струменя (~ 400 км / год). (Суслик 1998 року)

Кавітаційні бульбашки - вакуумні бульбашки. Вакуум створюється швидко рухомою поверхнею з одного боку та інертною рідиною з іншого боку. Відповідні відмінності тиску служать для подолання сили зчеплення та адгезії в рідині.

Кавітація може бути вироблена різними способами, такими як форсунки Вентурі, форсунки високого тиску, висока швидкість обертання або ультразвукові датчики. У всіх цих системах вхідна енергія перетворюється на тертя, турбулентність, хвилі та кавітацію. Частка вхідної енергії, яка перетворюється в кавітацію, залежить від кількох факторів, що описують рух кавітаційного обладнання, що утворюється в рідині.

Інтенсивність прискорення є одним з найважливіших чинників, що впливають на ефективне перетворення енергії в кавітацію. Вища прискорення створює більші відмінності тиску. Це, в свою чергу, збільшує ймовірність створення вакуумних бульбашок замість створення хвиль, що поширюються через рідину. Таким чином, чим вище прискорення, тим вище частка енергії, яка перетворюється на кавітацію. У випадку ультразвукового перетворювача інтенсивність прискорення описується амплітудою коливань.

Вищі амплітуди приводять до більш ефективного створення кавітації. Індустріальні пристрої Hielscher Ultrasonics можуть створювати амплітуду до 115 мкм. Ці високі амплітуди забезпечують високу передачу потужності, що, в свою чергу, дозволяє створювати густину потужності до 100 Вт / см³.

Окрім інтенсивності, рідина повинна бути прискорена таким чином, щоб створювати мінімальні втрати в умовах турбулентності, тертя та генерації хвиль. Для цього оптимальним способом є однобічний напрямок руху.

Ультразвук використовується через його наслідки в процесах, таких як:

  • підготовка активованих металів шляхом зменшення солей металів
  • генерація активованих металів методом ультразвукової обробки
  • сонохімічний синтез частинок осадженням оксидів металів (Fe, Cr, Mn, Co), наприклад, для використання в якості каталізаторів
  • просочення металів або галогенідів металів на опорах
  • підготовка активованих металевих розчинів
  • реакції за участю металів через органічні елементи організму
  • реакції, що включають неметалічні тверді речовини
  • кристалізація та осадження металів, сплавів, цеолітів та інших твердих речовин
  • модифікація морфології поверхні та розміру частинок при високих швидкостях міжчастинкових зіткнень
    • утворення аморфних наноструктурованих матеріалів, у тому числі перехідних металів, сплавів, карбідів, оксидів та колоїдів з високою поверхнею
    • агломерація кристалів
    • згладжування і видалення пасивуючих оксидних покриттів
    • мікроманіпуляція (фракціонування) дрібних частинок
  • дисперсія твердих тіл
  • підготовка колоїдів (Ag, Au, CdS)
  • інтеркаляція молекул гостя у неорганічні шаруватих твердих тіл
  • сонохімія полімерів
    • деградація та модифікація полімерів
    • синтез полімерів
  • сонолиз органічних забруднювачів у воді

Сонохімічне обладнання

Більшість згаданих сонохімічних процесів можна модернізувати, щоб працювати в режимі он лайн. Ми будемо раді допомогти вам вибрати sonochemical обладнання для ваших потреб обробки. Для дослідження і для тестування процесів ми рекомендуємо наші лабораторні пристрої або Встановлений UIP1000hdT.

При необхідності сертифіковані ультразвукові прилади та реактори (напр UIP1000-Exd) доступні для ультразвукової обробки легкозаймистих хімікатів та препаратів у небезпечних середовищах.

Запитати більше інформації!

Будь ласка, використовуйте форму нижче, якщо ви хочете отримати більше інформації про методи sonochemical та обладнання.









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукова кавітація змінює зворотні реакції

Ультразвукове випромінювання є альтернативним механізмом для нагрівання, тиску, світла або електрики для ініціювання хімічних реакцій. Джефрі С. Мур, Чарльз Р. Хікенбот та їх команда на Хімічний факультет в Університеті штату Іллінойс в Урбана-Шампейні Використовується ультразвукова сила для запуску та маніпулювання реакціями відкриття кільця. Під ультразвуком, хімічні реакції спричиняють продукти, відмінні від тих, що передбачені правилами орбітальної симетрії (Nature 2007, 446, 423). Група зв'язувала механічно чутливі 1,2-дизамещені ізомери бензоциклобутину з двома ланцюгами поліетиленгліколю, застосувала ультразвукову енергію та аналізували масові розчини, використовуючи С13 ядерна магнітно-резонансна спектроскопія. Спектри показали, що як цис, так і транс-ізомери забезпечують той самий відкритий циклом продукт, який очікується від транс-ізомеру. Хоча теплова енергія викликає випадкове броунівське рух реагентів, механічна енергія ультразвуку забезпечує напрямок руху атомів. Тому кавітаційні ефекти ефективно спрямовують енергію, напружуючи молекулу, перетворюючи поверхню потенційної енергії.

Література


Суслик, К.С. (1998): Кірк-Отмер Енциклопедія хімічної технології; 4-е Ред. Дж. Вілей & Сини: Нью-Йорк, 1998 р., Т. 26, 517-541.

Суслик, К.С. Діденко, Y .; Ляга, М. М.; Hyeon, T .; Колбек, KJ; McNamara, WB III; Мдллені, М.М .; Вонг М. (1999): Акустична кавітація та її хімічні наслідки, в: Phil. Транс Рой Соц. A, 1999, 357, 335-353.