Sonokimyo - bu yuqori intensiv ultratovush yordamida kimyoviy reaktsiyalarni (sintez, kataliz, degradatsiya, polimerizatsiya, gidroliz va boshqalarni) chaqirish, tezlashtirish va o'zgartirish uchun ishlatiladi. Ultrasonik ravishda hosil bo'lgan kavitatsiya noyob energiya zichligi bilan ajralib turadi, bu kimyoviy reaktsiyalarni kuchaytiradi va kuchaytiradi. Tezroq reaktsiya tezligi, yuqori hosil va yashil, yumshoqroq reaktivlardan foydalanish sonokimyani yaxshilangan kimyoviy reaktsiyalarni olish uchun juda foydali vositaga aylantiradi.

Sonokimyo

Sonokimyo - bu yuqori intensiv ultratovush tekshiruvi (masalan, 20 kHz) qo'llanilishi sababli molekulalar kimyoviy reaktsiyaga kirishadigan tadqiqot va qayta ishlash sohasi. Sonokimyoviy reaktsiyalar uchun mas'ul bo'lgan hodisa akustik kavitatsiya. Akustik yoki ultratovushli kavitatsiya kuchli ultratovush to'lqinlari suyuqlik yoki atala bilan birikganda paydo bo'ladi. Suyuqlikdagi kuchli ultratovush to'lqinlari natijasida hosil bo'lgan o'zgaruvchan yuqori bosimli / past bosimli tsikllar tufayli vakuum pufakchalari (bo'shliq bo'shliqlari) hosil bo'lib, ular bir necha bosim davrlarida o'sib boradi. Kavitatsion vakuum pufagi ma'lum bir kattalikka etib borganida, u ko'proq energiya ololmaydi, vakuum pufagi shiddat bilan urilib, energiyaga zichlikli issiq joy hosil qiladi. Ushbu mahalliy issiq nuqta juda yuqori harorat, bosim va o'ta tez suyuq oqimlarning mikro oqimlari bilan ajralib turadi.

Akustik kavitatsiya va yuqori zichlikdagi ultratovush ta'sirining ta'siri

Akustik kavitatsiya, ko'pincha ultratovushli kavitatsiya deb ham ataladi, uni barqaror va vaqtincha kavitatsiyaga ajratish mumkin. Barqaror kovitatsiya paytida, kavitatsiya ko'pikchasi muvozanat radiusi atrofida ko'p marta tebranadi, vaqtinchalik kavitatsiya paytida, qisqa muddatli pufakcha bir necha akustik tsikllarda keskin hajmdagi o'zgarishlarga uchraydi va shiddatli qulash bilan tugaydi (Suslick 1988). Eritmada bir vaqtning o'zida barqaror va vaqtinchalik kavitatsiya paydo bo'lishi mumkin va barqaror kavitatsiyaga uchragan ko'pik vaqtinchalik bo'shliqqa aylanishi mumkin. Vaqtinchalik kavitatsiya va yuqori zichlikdagi sonikatsiya uchun xarakterli pufakchali portlash turli xil jismoniy sharoitlarni yaratadi, shu jumladan juda yuqori harorat 5000-25000 K, bir necha 1000 bargacha bosim va 1000m / s gacha bo'lgan suyuqlik oqimlari. Kavitatsion pufakchalarning qulashi / portlashi nanosaniyadan kamroq vaqt ichida sodir bo'lganligi sababli, isitish va sovutish tezligi 10 dan yuqori¹¹ K / s ni kuzatish mumkin. Bunday yuqori isitish tezligi va bosim farqi reaktsiyalarni boshlashi va tezlashtirishi mumkin. Vujudga kelayotgan suyuqlik oqimlari haqida, bu yuqori tezlikda ishlaydigan mikroelementlar heterojen qattiq va suyuq bulamalar haqida gap ketganda ayniqsa katta foyda keltiradi. Suyuq reaktivlar yuzaga tushayotgan qabariqning to'liq harorati va bosimi bilan sirtga ta'sir qiladi va zarrachalararo to'qnashuv natijasida eroziyaga olib keladi, shuningdek, erishi mumkin. Binobarin, eritmadagi sezilarli yaxshilangan massa uzatilishi kuzatiladi.

Ultratovushli kavitatsiya bug 'bosimi past bo'lgan suyuqlik va erituvchilarda eng samarali hosil bo'ladi. Shuning uchun, bug 'bosimi past bo'lgan vositalar sonokimyoviy qo'llanilish uchun qulaydir.
Ultratovushli kavitatsiya natijasida hosil bo'lgan kuchli kuchlar reaktsiyalarning yo'llarini yanada samarali yo'nalishlarga o'zgartirishi mumkin, shuning uchun to'liq konvertatsiya qilish va / yoki kiruvchi yon mahsulotlarni ishlab chiqarish yo'l qo'yilmaydi.
Kavitatsiya pufakchalarining qulashi natijasida hosil bo'lgan energiyaga zich joy issiq joy deb ataladi. 20 kHz diapazonda past chastotali, yuqori quvvatli ultratovush tekshiruvi va yuqori amplituda yaratish qobiliyati kuchli issiq joylarni yaratish va qulay sonokimyoviy sharoitlar uchun yaxshi tashkil etilgan.

Tijorat sonokimyoviy jarayonlar uchun ultratovushli laboratoriya uskunalari, shuningdek sanoat ultratovushli reaktorlari osongina mavjud va laboratoriyada, uchuvchi va to'liq sanoat miqyosida ishonchli, samarali va ekologik jihatdan qulay ekanligi isbotlangan. Sonokimyoviy reaktsiyalar partiyali (ya'ni ochiq idish) yoki yopiq oqim xujayrasi reaktori yordamida qatorda amalga oshirilishi mumkin.

Sono-sintezlash

Sono-sintez yoki sonokimyoviy sintez - bu kimyoviy reaktsiyalarni boshlash va rivojlantirish uchun ultratovush bilan hosil bo'lgan kavitatsiyani qo'llash. Yuqori quvvatli ultratovush tekshiruvi (masalan, 20 kHz) molekulalarga va kimyoviy birikmalarga kuchli ta'sir ko'rsatadi. Masalan, kuchli sonikatsiyadan kelib chiqadigan sonokimyoviy ta'sirlar molekulalarning bo'linishiga, erkin radikallarning paydo bo'lishiga va / yoki kimyoviy yo'llarning almashinishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun sonokimyoviy sintez nano-tuzilgan materiallarning keng assortimentini yaratish yoki o'zgartirish uchun intensiv ravishda qo'llaniladi. Sono-sintez orqali ishlab chiqarilgan nanomateriallarga nanozarrachalar (NP) (masalan, oltin NP, kumush NP), pigmentlar, yadroli nano-zarralar, nano-gidroksiapatit, metall organik ramkalar (MOF), faol farmatsevtik ingredientlar (API), mikrosfera bilan bezatilgan nanozarralar, nano-kompozitlar ko'plab boshqa materiallar qatoriga kiradi.
misollar: Yog 'kislotasi metil efirlarining ultratovush transesterifikatsiyasi (biodizel) yoki ultratovush yordamida poliollarni transesterifikatsiya qilish.

TEM tasviri (A) va uning zarracha kattaligi (B) kumush nanopartikullar (Ag-NP), ular optimal sharoitda sonokimyoviy sintez qilingan.

Shuningdek ultratovushli kristallanish (sono-kristallanish) keng qo'llaniladi, bu erda quvvat ultratovush - to'yingan eritmalar ishlab chiqarish, kristallanish / yog'ingarchilikni boshlash va ultratovush jarayoni parametrlari orqali kristal o'lchamlari va morfologiyasini boshqarish uchun ishlatiladi. Sono-kristallanish haqida ko'proq bilish uchun shu erni bosing!

Sono-Kataliz

Kimyoviy suspenziyani yoki eritmani sonikatsiya qilish katalitik reaktsiyalarni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Sonoximyoviy energiya reaksiya vaqtini qisqartiradi, issiqlik va massa almashinuvini yaxshilaydi, natijada kimyoviy stavkalar barqarorligi, hosildorligi va tanlanganligi oshadi.
Ko'p sonli katalitik jarayonlar mavjud, bu ultratovushli ultratovushni qo'llash va uning sonokimyoviy ta'siridan katta foyda keltiradi. Ikki yoki undan ortiq aralashmaydigan suyuqlik yoki suyuq qattiq tarkibni o'z ichiga olgan har qanday heterojen o'zgarishlar uzatish kataliz (PTC) reaktsiyasi sonikatsiya, sonokimyoviy energiya va yaxshilangan massa uzatishdan foyda oladi.
Masalan, fenolning suvdagi jim va ultratovushli katalitik nam peroksid oksidlanishining qiyosiy tahlili natijasida ultratovush reaktsiyaning energiya to'sig'ini kamaytirgani, ammo reaktsiya yo'lida hech qanday ta'siri bo'lmaganligi aniqlandi. Fenolning RuI ustida oksidlanishiga faollik energiyasi₃ sonikatsiya paytida katalizator 13 kJ mol bo'lganligi aniqlandi^-1, bu jimgina oksidlanish jarayoniga (57 kJ mol) nisbatan to'rt baravar kichik bo'lgan^-1). (Rokhina va boshq, 2010)
Sonokimyoviy kataliz kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish, shuningdek, mikron va nano-tuzilgan noorganik materiallar, masalan, metallar, qotishmalar, metall birikmalar, metall bo'lmagan materiallar va noorganik kompozitsiyalar ishlab chiqarish uchun muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Ultrasonik yordam ko'rsatadigan PTC-ning keng tarqalgan namunalari: erkin yog 'kislotalarini metil esterga transesterifikatsiyasi (gidroliz), o'simlik moylarini sovunlash, sono-Fenton reaktsiyasi (Fentonga o'xshash jarayonlar), sonokatalitik parchalanish va boshqalar.
Sono-kataliz va maxsus dasturlar haqida ko'proq o'qing!
Sonication azid-alkin siklo yuklanish reaksiyalari kabi klik kimyosini yaxshilaydi!

Sonokimyoviy boshqa dasturlar

Ularning ko'p qirrali ishlatilishi, ishonchliligi va sodda ishlashi tufayli sonokimyoviy tizimlar UP400St yoki UIP2000hdT kimyoviy reaktsiyalar uchun samarali uskunalar sifatida baholanadi. Hielscher Ultrasonics sonochemical qurilmalari sonokimyoviy oqim xujayrasi yordamida ommaviy (ochiq stakan) va uzluksiz inline sonikatsiya uchun osonlikcha ishlatilishi mumkin. Sonoximiya, shu jumladan sono-sintez, sono-kataliz, degradatsiya yoki polimerizatsiya kimyo, nanotexnologiya, materialshunoslik, farmatsevtika, mikrobiologiyada va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi.

Yuqori samarali Sonokimyoviy uskunalar

Hielscher Ultrasonics sizning innovatsion, zamonaviy ultrasonikatorlar, sonokimyoviy oqim xujayrasi, samarali va ishonchli sonokimyoviy reaktsiyalar uchun reaktor va aksessuarlarning eng yaxshi etkazib beruvchisidir. Barcha Hielscher ultratovush tekshirgichlari faqat Germaniyaning Teltov (Berlin yaqinidagi) shahrida joylashgan Hielscher Ultrasonics shtab-kvartirasida ishlab chiqilgan, ishlab chiqarilgan va sinovdan o'tgan. Hielscher ultrasonikatorlari eng yuqori texnik standartlar va yuqori darajadagi mustahkamlik va yuqori samarali ishlash uchun 24/7/365 ishlashidan tashqari oson va ishonchli ishlaydi. Yuqori samaradorlik, aqlli dasturiy ta'minot, intuitiv menyu, ma'lumotlarni avtomatik protokollash va brauzerni masofadan boshqarish - bu Hielscher Ultrasonics-ni boshqa sonokimyoviy uskunalarni ishlab chiqaruvchilardan ajratib turadigan xususiyatlar.

Aniq sozlanishi amplitudalar

Amplituda - sonotrodning (ultratovushli zond yoki shox deb ham ataladigan) old qismidagi (uchidagi) siljish va ultratovushli kavitatsiyaning asosiy ta'sir qiluvchi omili. Yuqori amplituda kuchli kavitatsiyani anglatadi. Kavitatsiyaning talab qilinadigan intensivligi reaktsiya turiga, ishlatiladigan kimyoviy reagentlarga va o'ziga xos sonokimyoviy reaktsiyaning maqsadli natijalariga bog'liq. Bu shuni anglatadiki, akustik kavitatsiya intensivligini ideal darajaga sozlash uchun amplituda aniq sozlanishi kerak. Barcha Hielscher ultratovush tekshirgichlari aqlli raqamli boshqaruv orqali ideal amplituda ishonchli va aniq sozlanishi mumkin. Amplitudani mexanik ravishda kamaytirish yoki oshirish uchun kuchaytiruvchi shoxlardan qo'shimcha foydalanish mumkin. Ultrasonik’ sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplituda etkazib berishi mumkin. 200µm gacha bo'lgan amplitudalarni osongina doimiy ravishda 24/7 rejimida ishlatish mumkin. Keyinchalik yuqori amplituda uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.

Sonokimyoviy reaktsiyalar paytida aniq haroratni boshqarish

Kavitatsion issiq joyda juda ko'p ming daraja Selsiy haroratini kuzatish mumkin. Shu bilan birga, ushbu haddan tashqari harorat mahalliy darajada implantatsiya qilingan kavitatsiya pufagi va uning atrofidagi daqiqalar bilan cheklangan. Katta eritmada haroratning ko'tarilishi implosatsiyadan bir yoki bir nechta kavitatsion pufakchalar ahamiyatsiz. Ammo uzoq vaqt davomida doimiy va intensiv sonikatsiya quyma suyuqlik haroratining o'sishiga olib kelishi mumkin. Bu haroratning ko'tarilishi ko'plab kimyoviy reaktsiyalarga yordam beradi va ko'pincha foydali deb hisoblanadi. Shu bilan birga, turli xil kimyoviy reaktsiyalar har xil tegmaslik reaktsiya haroratiga ega. Issiqlikka sezgir materiallar ishlov berilganda, haroratni nazorat qilish zarur bo'lishi mumkin. Sonokimyoviy jarayonlar davomida ideal issiqlik sharoitlarini ta'minlash uchun Hielscher Ultrasonics sonokimyoviy jarayonlar davomida haroratni aniq nazorat qilish uchun turli xil murakkab echimlarni taklif etadi, masalan, sonokimyoviy reaktorlar va sovutish ko'ylagi bilan jihozlangan oqim xujayralari.
Bizning sonokimyoviy oqim xujayralari va reaktorlarimiz sovutish ko'ylagi bilan ta'minlanadi, bu esa issiqlikning samarali tarqalishini qo'llab-quvvatlaydi. Uzluksiz haroratni kuzatish uchun Hielscher ultratovush tekshirgichlari ulanadigan harorat sensori bilan jihozlangan bo'lib, ular katta haroratni doimiy ravishda o'lchash uchun suyuqlikka kiritilishi mumkin. Murakkab dasturiy ta'minot harorat oralig'ini belgilashga imkon beradi. Harorat chegarasi oshib ketgach, ultratovush tekshiruvi vositasi suyuqlikdagi harorat ma'lum bir belgilangan nuqtaga tushguncha avtomatik ravishda to'xtatiladi va avtomatik ravishda qayta sonikatsiya qila boshlaydi. Barcha harorat o'lchovlari va boshqa muhim ultratovushli jarayon ma'lumotlari avtomatik ravishda o'rnatilgan SD-kartaga yoziladi va jarayonni boshqarish uchun osongina qayta ko'rib chiqilishi mumkin.
Harorat sonokimyoviy jarayonlarning hal qiluvchi parametridir. Hielscher tomonidan ishlab chiqilgan texnologiya sizga sonokimyoviy dastur haroratini ideal harorat oralig'ida saqlashga yordam beradi.

Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: