Công nghệ siêu âm Hielscher

Phản ứng Sonochemical và tổng hợp

Sonochemistry là ứng dụng siêu âm cho phản ứng và quá trình hoá học. Cơ chế gây ra hiệu ứng sonochemical trong chất lỏng là hiện tượng cavitation âm.

Hielscher phòng thí nghiệm siêu âm và các thiết bị công nghiệp được sử dụng trong một loạt các quá trình sonochemical. Siêu âm cavitation tăng cường và tốc độ lên phản ứng hóa học như tổng hợp và xúc tác.

Phản ứng Sonochemical

Các hiệu ứng sonochemical sau đây có thể được quan sát thấy trong phản ứng và quá trình hoá học:

  • tăng tốc độ phản ứng
  • tăng sản lượng phản ứng
  • sử dụng năng lượng hiệu quả hơn
  • phương pháp sonochemical để chuyển đổi các con đường phản ứng
  • cải tiến hiệu suất của xúc tác chuyển pha
  • tránh các chất xúc tác chuyển pha
  • sử dụng thuốc thử thô hoặc kỹ thuật
  • kích hoạt kim loại và chất rắn
  • tăng phản ứng của thuốc thử hoặc chất xúc tác (bấm vào đây để đọc thêm về xúc tác siêu âm)
  • cải tiến tổng hợp hạt
  • lớp phủ các hạt nano

Cavitation Siêu âm trong chất lỏng

Cavitation, đó là sự hình thành, tăng trưởng, và sự sụp đổ của các bong bóng trong chất lỏng. Sự sụp đổ của lò viba tạo ra nhiệt độ địa phương (~ 5000 K), áp suất cao (~ 1000 atm), và mức gia nhiệt và làm mát khổng lồ (>109 K / giây) và dòng máy bay phản lực lỏng (~ 400 km / h). (Cô 1998)

Bong bóng cavitation là bọt khí chân không. Chân không được tạo ra bởi một bề mặt chuyển động nhanh ở một bên và một chất lỏng trơ ​​ở bên kia. Sự chênh lệch áp suất tạo ra để khắc phục sự liên kết và lực bám dính trong chất lỏng.

Cavitation có thể được sản xuất theo những cách khác nhau, chẳng hạn như vòi Venturi, vòi phun áp lực cao, luân chuyển tốc độ cao hoặc đầu dò siêu âm. Trong tất cả các hệ thống này, năng lượng đầu vào được biến đổi thành ma sát, nhiễu loạn, sóng và cavitation. Phần nhỏ của năng lượng đầu vào được biến đổi thành cavitation phụ thuộc vào một số yếu tố mô tả chuyển động của thiết bị tạo cavitation trong chất lỏng.

Cường độ tăng tốc là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự chuyển đổi năng lượng thành cavitation hiệu quả. Gia tốc cao hơn tạo ra sự khác biệt áp suất cao hơn. Điều này làm tăng khả năng tạo ra các bong bóng chân không thay vì tạo sóng truyền qua chất lỏng. Do đó, gia tốc càng cao thì phân số càng cao thì năng lượng chuyển thành cavitation. Trong trường hợp đầu dò siêu âm, cường độ tăng tốc được mô tả bởi biên độ dao động.

Biên độ cao hơn dẫn đến việc tạo ra cavitation hiệu quả hơn. Các thiết bị công nghiệp của Ultrasonics Hielscher có thể tạo ra biên độ lên đến 115 μm. Những biên độ cao này cho phép tỷ số truyền dẫn điện cao, điều này cho phép tạo ra mật độ công suất cao lên đến 100 W / cm³.

Ngoài cường độ, chất lỏng nên được đẩy nhanh theo cách tạo ra những tổn thất nhỏ nhất do sự hỗn loạn, ma sát và sự hình thành sóng. Đối với điều này, cách tối ưu là một hướng di chuyển đơn phương.

Siêu âm được sử dụng vì ảnh hưởng của nó trong quá trình, chẳng hạn như:

  • chuẩn bị kim loại kích hoạt bằng cách giảm muối kim loại
  • thế hệ kim loại kích hoạt bằng sonication
  • tổng hợp hóa học của các hạt bằng sự kết tủa kim loại (Fe, Cr, Mn, Co) ôxit, ví dụ để sử dụng làm chất xúc tác
  • ngâm tẩm kim loại hoặc halogenua kim loại trên đế
  • chuẩn bị các dung dịch kim loại kích hoạt
  • các phản ứng liên quan đến kim loại thông qua các loài sinh vật tạo thành tại chỗ
  • phản ứng liên quan đến chất rắn phi kim loại
  • kết tinh và kết tủa kim loại, hợp kim, zeolit ​​và các chất rắn khác
  • sửa đổi hình thái bề mặt và kích thước hạt bằng va chạm hạt vận tốc cao
    • sự hình thành các vật liệu cấu trúc nano vô định hình, bao gồm kim loại chuyển tiếp bề mặt cao, hợp kim, cacbua, oxit và keo
    • tích tụ tinh thể
    • làm mịn và tháo dỡ lớp oxit thụ động
    • vi phân tán (phân đoạn) các hạt nhỏ
  • sự phân tán chất rắn
  • chuẩn bị keo tụ (Ag, Au, Q-size CdS)
  • intercalation của các phân tử khách vào lưu trữ các chất rắn vô cơ lớp
  • sonochemistry của polyme
    • sự suy thoái và sự biến đổi của polyme
    • tổng hợp polyme
  • phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước

Thiết bị Sonochemical

Hầu hết các quy trình sonochemical được đề cập có thể được bổ sung để làm việc nội tuyến. Chúng tôi sẽ được vui để giúp bạn trong việc lựa chọn thiết bị sonochemical cho nhu cầu chế biến của bạn. Để nghiên cứu và kiểm tra các quy trình, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm hoặc Bộ UIP1000hdT.

Nếu cần thiết, các thiết bị siêu âm và thiết bị siêu âm được chứng nhận của FM và ATEX (vd. UIP1000-Exd) có sẵn để sonication các hóa chất dễ cháy và các công thức sản phẩm trong môi trường nguy hiểm.

Yêu cầu thêm thông tin!

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây, nếu bạn muốn nhận thêm thông tin về các phương pháp và thiết bị sonochemical.










Cavitation Siêu Âm Thay đổi Phản ứng Mở vòng

Ultrasonication là một cơ chế thay thế cho nhiệt, áp suất, ánh sáng hoặc điện để bắt đầu phản ứng hóa học. Jeffrey S. Moore, Charles R. Hickenboth, và nhóm của họ tại Khoa Hóa học tại Đại học Illinois tại Urbana-Champaign sử dụng điện siêu âm để kích hoạt và vận dụng các phản ứng mở vòng. Dưới sonication, các phản ứng hóa học tạo ra các sản phẩm khác với các phản ứng được dự đoán bởi các nguyên tắc đối xứng quỹ đạo (Nature 2007, 446, 423). Nhóm đã liên kết các đồng phân benzocyclobutene nhạy cảm về mặt cơ học 1,2-dispstubl thành các chuỗi polyethylene glycol, năng lượng siêu âm áp dụng và phân tích các dung dịch số lượng lớn bằng cách sử dụng C13 Quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Phổ cho thấy rằng cả hai đồng phân cis và trans cung cấp cùng một sản phẩm mở vòng, một chất được mong đợi từ đồng vị trans. Trong khi năng lượng nhiệt gây ra chuyển động Brownian ngẫu nhiên của các chất phản ứng, năng lượng cơ học của siêu âm cung cấp hướng cho chuyển động nguyên tử. Do đó, hiệu ứng cavitational hiệu quả chỉ đạo năng lượng bằng cách căng thẳng phân tử, thay đổi hình dạng bề mặt năng lượng tiềm năng.

Văn chương


Suslick, KS (1998): Công nghệ hóa học Kirk-Othmer; Ed. J. Wiley thứ 4 & Con trai: New York, 1998, vol. 26, 517-541.

Suslick, KS; Didenko, Y .; Fang, MM; Hyeon, T .; Kolbeck, KJ; McNamara, WB III; Mdleleni, MM; Wong, M. (1999): Acoustic Cavitation và Hậu quả Hóa học của nó, trong: Phil. Xuyên. Roy. Soc. A, 1999, 357, 335-353.