Hielscher Ultrasonics
Будемо раді обговорити Ваш процес.
Зателефонуйте нам: +49 3328 437-420
Напишіть нам: info@hielscher.com

Сонохімічні реакції і синтез

Сонохімія – це застосування ультразвуку до хімічних реакцій та процесів. Механізмом, що викликає сонохімічні ефекти в рідинах, є явище акустичної кавітації.

Ультразвукові лабораторні та промислові прилади Hielscher використовуються в широкому спектрі сонохімічних процесів. Ультразвукова кавітація інтенсифікує і прискорює хімічні реакції, такі як синтез і каталіз.

Сонохімічні реакції

У хімічних реакціях і процесах можуть спостерігатися такі сонохімічні ефекти:

  • збільшення швидкості реакції,
  • збільшення виходу реакції
  • Більш ефективне споживання енергії
  • Сонохимические методи перемикання реакційного шляху
  • підвищення продуктивності каталізаторів фазового переносу
  • Уникнення каталізаторів фазопереносу
  • використання сирих або технічних реагентів
  • активація металів і твердих речовин
  • підвищення реакційної здатності реагентів або каталізаторів (Натисніть тут, щоб прочитати більше про каталіз за допомогою ультразвуку)
  • поліпшення синтезу частинок,
  • Покриття наночастинками

Інформаційний запит




Зверніть увагу на наш Політика конфіденційності.




Ультразвукові гомогейзери встановлені у вигляді кластера з 7x UIP1000hdT (7x 1kW)

7 ультразвукових гомогенізаторів модель UIP1000HDT (7x 1 кВт ультразвукової потужності), встановлений як кластер для сонохімічних реакцій у промислових масштабах.

Переваги ультразвуково інтенсифікованих хімічних реакцій

Ультразвукові хімічні реакції є усталеною технікою інтенсифікації процесів в області хімічного синтезу і переробки. Використовуючи силу ультразвукових хвиль, ці реакції дають численні переваги перед звичайними методами, покращуючи хімічний каталіз і синтез. Турбо-швидкі коефіцієнти перетворення, відмінні врожаї, підвищена селективність, підвищена енергоефективність та зниження впливу на навколишнє середовище є основними перевагами сонохімічних реакцій.

Удар по таблиці показує деякі помітні переваги реакції, що пропагується ультразвуком, в порівнянні зі звичайними хімічними реакціями:

 

реакція Час реакції
Звичайні
Час реакції
УЗД
Прибутковість
Умовний (%)
Прибутковість
Ультразвук (%)
Циклізація Дільса-Альдера 35 годин 3,5 год 77.9 97.3
Окислення індану до індану-1-ону 3 год 3 год менше 27% 73%
Відновлення метоксіаміносилану без реакції 3 год 0% 100%
Епоксидування довголанцюгових ненасичених жирних ефірів 2 год 15 хв 48% 92%
Окислення арилалканів 4 год 4 год 12% 80%
Додавання нітроалканів до монозаміщених α,β-ненасичених ефірів 2 дні 2 год 85% 90%
Перманганатне окислення 2-октанолу 5 год 5 год 3% 93%
Синтез хальконусів методом конденсації Клайзена-Шмідта 60 хв 10 хв 5% 76%
Муфта Вільмана 2-йодонітробензолу 2 год 2 год менше засмаги 1,5% 70.4%
Реакція Реформатського 12 годин 30 хв 50% 98%

Ультразвукова кавітація в рідинах

Кавітація, тобто утворення, зростання та вибухове руйнування бульбашок у рідині. Кавітаційний колапс спричиняє інтенсивне місцеве нагрівання (~5000 К), високий тиск (~1000 атм) і величезні швидкості нагрівання та охолодження (>109 К/сек) і струменями рідини (~400 км/год). (Suslick з 1998 р.)

Кавітація за допомогою UIP1000hd:

У цьому відео показана ультразвукова / акустична кавітація у воді - генерується UIP1000 Hielscher. Ультразвукова кавітація використовується для багатьох рідинних застосувань.

Ультразвукова кавітація в рідинах за допомогою UIP1000

Мініатюра відео

Кавітаційні бульбашки – це вакуумні бульбашки. Вакуум створюється поверхнею, що швидко рухається з одного боку, і інертною рідиною з іншого. Виникаючі різниці тисків служать для подолання сил зчеплення і зчеплення всередині рідини.

Кавітація може бути отримана різними способами, такими як сопла Вентурі, сопла високого тиску, обертання з високою швидкістю або ультразвукові перетворювачі. У всіх цих системах вхідна енергія перетворюється в тертя, турбулентності, хвилі і кавітацію. Частка вхідної енергії, яка перетворюється в кавітацію, залежить від декількох факторів, що описують рух кавітаційно-генеруючого обладнання в рідині.

Інтенсивність прискорення є одним з найважливіших факторів, що впливають на ефективне перетворення енергії в кавітацію. Більш високе прискорення створює більшу різницю тиску. Це, в свою чергу, збільшує ймовірність створення вакуумних бульбашок замість створення хвиль, що поширюються по рідині. Таким чином, чим вище прискорення, тим вище частка енергії, яка перетворюється в кавітацію. У випадку з ультразвуковим перетворювачем інтенсивність прискорення описується амплітудою коливань.

Більш високі амплітуди призводять до більш ефективного створення кавітації. Промислові пристрої компанії Hielscher Ultrasonics можуть створювати амплітуди до 115 мкм. Ці високі амплітуди дозволяють забезпечити високий коефіцієнт передачі потужності, що, в свою чергу, дозволяє створювати високу щільність потужності до 100 Вт/см³.

Крім інтенсивності, рідина повинна розганятися таким чином, щоб створювати мінімальні втрати в плані турбулентностей, тертя і генерації хвиль. Для цього оптимальним способом є односторонній напрямок руху.

Відомо, що ультразвук покращує реакції переетерифікації, тим самим утримуючи, наприклад, більш високі метилові ефіри та поліоли. Hielscher Ultrasonics виробляє промислові ультразвукові зонди та реактори для високої пропускної здатності.

Ультразвуковий реактор потужністю 16 000 Вт для сонохімічно посиленої вбудованої переетерифікації.

Ультразвук використовується через його вплив на такі процеси, як:

  • Отримання активованих металів шляхом відновлення солей металів
  • отримання активованих металів методом ультразвукового струму
  • сонохімічний синтез частинок шляхом осадження оксидів металів (Fe, Cr, Mn, Co), наприклад для використання в якості каталізаторів
  • просочення металів або галогенідів металів на опорах
  • Приготування розчинів активованих металів
  • Реакції за участю металів за допомогою формованих органічних елементів in situ
  • Реакції за участю неметалевих твердих тіл
  • кристалізація і осадження металів, сплавів, цеолітів та інших твердих речовин
  • модифікація морфології поверхні та розміру частинок за рахунок високошвидкісних міжчастинкових зіткнень
    • формування аморфних наноструктурованих матеріалів, включаючи перехідні метали з великою поверхневою площею, сплави, карбіди, оксиди та колоїди
    • агломерація кристалів
    • згладжування та видалення пасивуючого оксидного покриття
    • мікроманіпуляції (фракціонування) дрібних частинок
  • диспергування сухих речовин
  • отримання колоїдів (CdS розміру Ag, Au, Q)
  • інтеркаляція гостьових молекул у неорганічні шаруваті тверді речовини господаря
  • Сонохімія полімерів
    • Деградація і модифікація полімерів
    • синтез полімерів
  • Соноліз органічних забруднювачів води

Сонохімічне обладнання

Більшість із згаданих сонохімічних процесів можуть бути модернізовані для роботи в лінії. Ми будемо раді допомогти Вам у виборі сонохімічного обладнання для Ваших потреб в обробці. Для досліджень і перевірки процесів ми рекомендуємо наші лабораторні прилади або Набір UIP1000hdT.

Якщо потрібно, сертифіковані FM та ATEX ультразвукові пристрої та реактори (наприклад, UIP1000-Exd) доступні для ультразвукового виявлення легкозаймистих хімічних речовин і складів продуктів у небезпечних середовищах.

Ультразвукова кавітація змінює реакції розмикання кільця

Ультразвук є альтернативним механізму нагрівання, тиску, світла або електрики для ініціації хімічних реакцій. Джеффрі С. Мур, Чарльз Р. Хікенбот та їхня команда в Хімічний факультет Іллінойського університету в Урбана-Шампейн Використовується ультразвукова енергія для запуску та маніпулювання реакціями розмикання кільця. При ультразвуковому дослідженні в результаті хімічних реакцій утворюються продукти, відмінні від тих, що передбачені правилами орбітальної симетрії (Nature 2007, 446, 423). Група пов'язала механічно чутливі ізомери 1,2-дизаміщеного бензоциклобутену з двома поліетиленгліколевими ланцюгами, застосувала ультразвукову енергію та проаналізувала об'ємні розчини за допомогою C13 спектроскопія ядерного магнітного резонансу. Спектри показали, що як цис-ізомери, так і транс-ізомери дають один і той же продукт з відкритим кільцем, який очікується від транс-ізомеру. У той час як теплова енергія викликає безладний броунівський рух реагентів, механічна енергія ультразвуку забезпечує напрямок руху атомів. Таким чином, кавітаційні ефекти ефективно спрямовують енергію, напружуючи молекулу, змінюючи форму потенційної енергетичної поверхні.

Ультразвук покращує синтез наночастинок «знизу-вгору».

Ультразвукові апарати зондового типу як UP400St інтенсифікують синтез наночастинок. Сонохимический шлях простий, ефективний, швидкий і працює з нетоксичними хімічними речовинами в помірних умовах.

Високоефективні ультразвукові апарати для сонохімії

Hielscher Ultrasonics постачає ультразвукові процесори для лабораторій та промисловості. Всі ультразвукові апарати Hielscher є дуже потужними та надійними ультразвуковими апаратами та створені для безперервної роботи 24/7 при повному навантаженні. Цифрове управління, програмовані налаштування, моніторинг температури, автоматичне протоколювання даних і віддалене управління браузером - це лише деякі особливості ультразвукових апаратів Hielscher. Розроблений для високої продуктивності та комфортної експлуатації, користувачі цінують безпечне та просте використання обладнання Hielscher Ultrasonics. Промислові ультразвукові процесори Hielscher видають амплітуди до 200 мкм і ідеально підходять для важких умов експлуатації. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:

Об'єм партії Витрата Рекомендовані пристрої
Від 1 до 500 мл Від 10 до 200 мл/хв UP100H
Від 10 до 2000 мл Від 20 до 400 мл/хв UP200Ht, UP400St
0від 1 до 20 л 0від .2 до 4 л/хв UIP2000HDT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л/хв UIP4000HDT
Н.А. Від 10 до 100 л/хв UIP16000
Н.А. Більше кластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, скористайтеся формою нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, застосування та ціну. Ми будемо раді обговорити з Вами Ваш процес і запропонувати Вам ультразвукову систему, що відповідає Вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.




Ультразвукові гомогенізатори з високим зсувом використовуються в лабораторній, настільній, пілотній та промисловій обробці.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.



Література / Список літератури


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.

Будемо раді обговорити Ваш процес.

Let's get in contact.