Sonochemistry: Ghi chú ứng dụng

Sonochemistry là tác dụng của cavitation siêu âm trên các hệ thống hóa học. Do các điều kiện khắc nghiệt xảy ra trong cavitational “Điểm nóng”, siêu âm điện là một phương pháp rất hiệu quả để cải thiện kết quả phản ứng (năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn), chuyển đổi và thời gian của phản ứng hóa học. Một số thay đổi hóa học chỉ có thể đạt được dưới sonication, chẳng hạn như lớp phủ thiếc có kích thước nano của titan hoặc nhôm.

Tìm bên dưới lựa chọn các hạt và chất lỏng với các khuyến nghị liên quan, cách xử lý vật liệu để nghiền, phân tán, khử kết tụ hoặc sửa đổi các hạt bằng máy đồng nhất siêu âm.

Tìm bên dưới một số giao thức sonication cho các phản ứng sonochemical thành công!

Theo thứ tự bảng chữ cái:

α-epoxyketone – Phản ứng mở vòng

Ứng dụng siêu âm:
Việc mở vòng xúc tác của α-epoxyketone được thực hiện bằng cách sử dụng kết hợp các phương pháp siêu âm và quang hóa. 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate (NBTPT) được sử dụng làm chất xúc tác quang. Bằng sự kết hợp của sonication (sonochemistry) và quang hóa của các hợp chất này với sự có mặt của NBTPT, việc mở vòng epoxide đã đạt được. Nó đã được chứng minh rằng việc sử dụng siêu âm làm tăng đáng kể tốc độ phản ứng do ảnh gây ra. Siêu âm có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc mở vòng quang xúc tác của α-epoxyketone chủ yếu là do sự chuyển khối lượng hiệu quả của các chất phản ứng và trạng thái kích thích của NBTPT. Ngoài ra, sự chuyển electron giữa các loài hoạt động trong hệ thống đồng nhất này bằng cách sử dụng sonication xảy ra
nhanh hơn hệ thống không có sonication. Năng suất cao hơn và thời gian phản ứng ngắn hơn là những ưu điểm của phương pháp này.

Mở vòng quang xúc tác hỗ trợ siêu âm của α-epoxyketones (nghiên cứu và đồ họa: ©Memarian et al 2007)

Giao thức sonication:
α-Epoxyketones 1a-f và 1-benzyl-2,4,6-triphenylpyridinium tetrafluoroborate 2 đã được điều chế theo các quy trình được báo cáo. Methanol được mua từ Merck và chưng cất trước khi sử dụng. Thiết bị siêu âm được sử dụng là thiết bị thăm dò siêu âm UP400S từ Hielscher Ultrasonics GmbH. Một sừng ngâm siêu âm S3 (còn được gọi là đầu dò hoặc sonotrode) phát ra siêu âm 24 kHz ở mức cường độ có thể điều chỉnh lên đến mật độ công suất âm thanh tối đa là 460Wcm^-2 đã được sử dụng. Sonication được thực hiện ở 100% (biên độ tối đa 210μm). Sonotrode S3 (độ sâu ngâm tối đa 90mm) được ngâm trực tiếp vào hỗn hợp phản ứng. Chiếu xạ tia cực tím được thực hiện bằng đèn thủy ngân áp suất cao 400W từ Narva với việc làm mát các mẫu trong thủy tinh Duran. Các ¹Phổ H NMR của hỗn hợp các sản phẩm quang được đo trong CDCl₃ các giải pháp có chứa tetramethylsilane (TMS) làm tiêu chuẩn nội bộ trên Bruker drx-500 (500 MHz). Sắc ký lớp chuẩn bị (PLC) được thực hiện trên 20 × 20cm² tấm phủ 1mm lớp Merck silica gel PF₂₅₄ Chuẩn bị bằng cách áp dụng silica dưới dạng bùn và sấy khô trong không khí. Tất cả các sản phẩm được biết đến và dữ liệu quang phổ của chúng đã được báo cáo trước đó.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S với sừng siêu âm S3
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Memarian, Hamid R.; Saffar-Teluri, A. (2007): Mở vòng xúc tác quang hóa của α-epoxyketone. Tạp chí Hóa học hữu cơ Beilstein 3/2, 2007.

Chất xúc tác nhôm / niken: Cấu trúc nano của hợp kim Al / Ni

Ứng dụng siêu âm:
Các hạt Al / Ni có thể được biến đổi sonochemical bằng cấu trúc nano của hợp kim Al / Ni ban đầu. Therbey, một chất xúc tác hiệu quả cho quá trình hydro hóa acetophenone được sản xuất.
Chuẩn bị siêu âm chất xúc tác Al / Ni:
5g hợp kim Al / Ni thương mại được phân tán trong nước tinh khiết (50mL) và sonicated lên đến 50 phút. với sonicator loại đầu dò siêu âm UIP1000hd (1kW, 20kHz) được trang bị sừng siêu âm BS2d22 (diện tích đầu 3,8 cm²) và tên lửa đẩy B2-1.8. Cường độ tối đa được tính là 140 Wcm⁻² ở biên độ cơ học 106μm. Để tránh sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình sonication, thí nghiệm được thực hiện trong một tế bào ổn nhiệt. Sau khi sonication, mẫu được sấy khô dưới chân không bằng súng nhiệt.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd với sonotrode BS2d22 và sừng tăng cường B2–1.2
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Dulle, Jana; Nemeth, Silke; Skorb, Ekaterina V.; Irrgang, Torsten; Senker, Jürgen; Kempe, Rhett; Fery, Andreas; Andreeva, Daria V. (2012): Kích hoạt sonochemical của chất xúc tác hydro hóa al/ni. Vật liệu chức năng tiên tiến 2012. doi: 10.1002/adfm.201200437

Biodiesel Transesterification sử dụng chất xúc tác MgO

Ứng dụng siêu âm:
Phản ứng transester hóa được nghiên cứu dưới sự trộn siêu âm liên tục với sonicator UP200S cho các thông số khác nhau như lượng chất xúc tác, tỷ lệ mol của metanol và dầu, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Các thí nghiệm hàng loạt được thực hiện trong một lò phản ứng thủy tinh cứng (300 ml, đường kính trong 7 cm) với hai nắp nối đất cổ. Một cổ được kết nối với titan sonotrode S7 (đường kính đầu 7 mm) của bộ xử lý siêu âm UP200S (200W, 24kHz). Biên độ siêu âm được đặt ở mức 50% với 1 chu kỳ mỗi giây. Hỗn hợp phản ứng được sonicated trong suốt thời gian phản ứng. Cổ còn lại của buồng lò phản ứng được lắp một bình ngưng bằng thép không gỉ tùy chỉnh, làm mát bằng nước để làm trào ngược metanol bay hơi. Toàn bộ thiết bị được đặt trong một bể dầu nhiệt độ không đổi được điều khiển bởi bộ điều khiển nhiệt độ phái sinh tích phân tỷ lệ. Nhiệt độ có thể tăng lên đến 65 ° C với độ chính xác ± 1 ° C. Dầu thải, 99,9% metanol tinh khiết đã được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình transester hóa diesel sinh học. Khói lắng đọng MgO kích thước nano (ruy băng magiê) được sử dụng làm chất xúc tác.
Một kết quả tuyệt vời của chuyển đổi thu được ở chất xúc tác 1,5 wt%; Tỷ lệ mol dầu metanol 5: 1 ở 55 ° C, chuyển đổi 98,7% đã đạt được sau 45 phút.
Khuyến nghị thiết bị:
UP200S với siêu âm sonotrode S7
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Sivakumar, P.; Sankaranarayanan, S.; Renganathan, S.; Sivakumar, P. (): Các nghiên cứu về sản xuất dầu diesel sinh học Sono-Chemical sử dụng chất xúc tác Nano MgO lắng đọng khói. Bản tin Kỹ thuật Phản ứng Hóa học & Xúc tác 8/ 2, 2013. 89 – 96.

Tổng hợp nanocomposite cadmium (II) -thioacetamide

Ứng dụng siêu âm:
Cadmium (II) -thioacetamide nanocomposite được tổng hợp trong sự hiện diện và vắng mặt của rượu polyvinyl thông qua con đường sonochemical. Đối với tổng hợp sonochemical (tổng hợp sono), 0,532 g cadmium (II) acetate dihydrat (Cd (CH3COO) 2,2H2O), 0,148 g thioacetamide (TAA, CH3CSNH2) và 0,664 g kali iodua (KI) đã được hòa tan trong 20ml nước cất kép khử ion. Giải pháp này được sonicated với một ultrasonicator loại đầu dò công suất cao UP400S (24 kHz, 400W) ở nhiệt độ phòng trong 1 h. Trong quá trình sonication hỗn hợp phản ứng, nhiệt độ tăng lên 70-80oC được đo bằng cặp nhiệt điện sắt-constantin. Sau một giờ, một kết tủa màu vàng sáng hình thành. Nó được phân lập bằng cách ly tâm (4.000 vòng / phút, 15 phút), rửa bằng nước cất kép và sau đó bằng ethanol tuyệt đối để loại bỏ tạp chất còn sót lại và cuối cùng sấy khô trong không khí (năng suất: 0,915 g, 68%). Tháng Mười Hai p.200°C. Để điều chế nanocomposite polymer, 1.992 g rượu polyvinyl đã được hòa tan trong 20 ml nước cất kép khử ion và sau đó được thêm vào dung dịch trên. Hỗn hợp này được chiếu xạ siêu âm bằng đầu dò siêu âm UP400S trong 1 giờ khi một sản phẩm màu cam sáng hình thành.
Kết quả SEM đã chứng minh rằng với sự hiện diện của PVA, kích thước của các hạt giảm từ khoảng 38 nm xuống 25 nm. Sau đó, chúng tôi tổng hợp các hạt nano CdS lục giác với hình thái hình cầu từ sự phân hủy nhiệt của nanocomposite polymer, cadmium (II) -thioacetamide / PVA làm tiền chất. Kích thước của các hạt nano CdS được đo bằng cả XRD và SEM và kết quả rất phù hợp với nhau.
Ranjbar et al. (2013) cũng phát hiện ra rằng nanocomposite Cd (II) polyme là tiền chất thích hợp để điều chế các hạt nano cadmium sulfide với hình thái thú vị. Tất cả các kết quả cho thấy tổng hợp siêu âm có thể được sử dụng thành công như một phương pháp đơn giản, hiệu quả, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và rất hứa hẹn để tổng hợp các vật liệu kích thước nano mà không cần các điều kiện đặc biệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao, thời gian phản ứng lâu và áp suất cao.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Ranjbar, M.; Mostafa Yousefi, M.; Nozari, R.; Sheshmani, S. (2013): Tổng hợp và đặc tính của vật liệu tổng hợp nano Cadmium-Thioacetamide. Int. J. Nanosci. Công nghệ nano. 9/4, 2013. 203-212.

CaCO3 – Ultrasonically tráng với axit stearic

Ứng dụng siêu âm:
Lớp phủ siêu âm CaCO kết tủa nano₃ (NPCC) với axit stearic để cải thiện sự phân tán của nó trong polymer và giảm sự kết tụ. 2g CaCO kết tủa nano không tráng phủ₃ (NPCC) đã được sonicated với sonicator UP400S trong ethanol 30ml. 9% trọng lượng axit stearic đã được hòa tan trong ethanol. Ethanol với axit stearic sau đó được trộn với huyền phù sonificated.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S với sonotrode đường kính 22mm (H22D) và tế bào dòng chảy với áo khoác làm mát
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Kow, KW; Abdullah, EC; Aziz, AR (2009): Tác dụng của siêu âm trong việc phủ CaCO3 kết tủa nano bằng axit stearic. Tạp chí Kỹ thuật Hóa học Châu Á - Thái Bình Dương 4/5, 2009. 807-813.

Cerium Nitrat pha tạp Silane

Ứng dụng siêu âm:
Các tấm thép carbon cán nguội (6,5cm, 6,5cm, 0,3cm; được làm sạch hóa học và đánh bóng cơ học) được sử dụng làm chất nền kim loại. Trước khi ứng dụng lớp phủ, các tấm được làm sạch siêu âm bằng acetone sau đó được làm sạch bằng dung dịch kiềm (dung dịch NaOH L1 0,3mol) ở 60 ° C trong 10 phút. Để sử dụng làm sơn lót, trước khi tiền xử lý chất nền, một công thức điển hình bao gồm 50 phần γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (γ-GPS) đã được pha loãng với khoảng 950 phần metanol, ở pH 4,5 (được điều chỉnh bằng axit axetic) và cho phép thủy phân silan. Quy trình chuẩn bị cho silane pha tạp với sắc tố nitrat xeri là như nhau, ngoại trừ 1, 2, 3% nitrat xeri được thêm vào dung dịch metanol trước khi bổ sung (γ-GPS), sau đó dung dịch này được trộn với máy khuấy cánh quạt ở tốc độ 1600 vòng / phút trong 30 phút ở nhiệt độ phòng. Sau đó, xeri nitrat chứa phân tán được sonicated trong 30 phút ở 40 ° C với một bồn tắm làm mát bên ngoài. Quá trình ultrasonication được thực hiện với ultrasonicator UIP1000hd (1000W, 20 kHz) với công suất siêu âm đầu vào khoảng 1 W / mL. Tiền xử lý chất nền được thực hiện bằng cách rửa từng tấm trong 100 giây bằng dung dịch silan thích hợp. Sau khi xử lý, các tấm được để khô ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, sau đó các tấm được xử lý trước được phủ bằng epoxy được xử lý bằng amin hai gói. (Epon 828, shell Co.) để tạo độ dày màng sơn ướt 90μm. Các tấm phủ epoxy được phép đóng rắn trong 1 giờ ở 115 ° C, sau khi đóng rắn lớp phủ epoxy; Độ dày màng sơn khô khoảng 60μm.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Zaferani, SH; Peikari, M.; Zaarei, D.; Danaei, I. (2013): Tác động điện hóa của tiền xử lý silan có chứa xeri nitrat đối với đặc tính tách cắt catốt của thép phủ epoxy. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Bám dính 27/22, 2013. 2411–2420.

Khung đồng-nhôm: Tổng hợp các khung Cu-Al xốp

Ứng dụng siêu âm:
Đồng xốp nhôm ổn định bằng oxit kim loại là một chất xúc tác thay thế mới đầy hứa hẹn cho quá trình khử hydro propan không có kim loại quý hoặc nguy hiểm. Cấu trúc của hợp kim Cu-Al xốp bị oxy hóa (bọt biển kim loại) tương tự như kim loại Raney. Siêu âm công suất cao là một công cụ hóa học xanh để tổng hợp các khung đồng-nhôm xốp được ổn định bởi oxit kim loại. Chúng không tốn kém (chi phí sản xuất khoảng 3 EUR / lít) và phương pháp này có thể dễ dàng nhân rộng. Những vật liệu xốp mới này (hoặc "bọt biển kim loại") có khối hợp kim và bề mặt bị oxy hóa, và có thể xúc tác quá trình khử hydro propan ở nhiệt độ thấp.
Quy trình chuẩn bị chất xúc tác siêu âm:
Năm gram bột hợp kim Al-Cu được phân tán trong nước siêu tinh khiết (50mL) và sonicated trong 60 phút với sonicator loại đầu dò Hielscher UIP1000hd (20kHz, công suất đầu ra tối đa 1000W). Thiết bị loại đầu dò siêu âm được trang bị sonotrode BS2d22 (diện tích đầu 3,8cm²) và còi tăng cường B2–1.2. Cường độ tối đa được tính là 57 W/cm² ở biên độ cơ học 81μm. Trong quá trình xử lý, mẫu được làm mát trong bồn nước đá. Sau khi xử lý, mẫu được sấy khô ở 120 ° C trong 24 giờ.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd với sonotrode BS2d22 và sừng tăng cường B2–1.2
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Schäferhans, Jana; Gómez-Quero, Santiago; Andreeva, Daria V.; Rothenberg, Gadi (2011): Chất xúc tác khử hydro propane đồng-nhôm mới và hiệu quả. Hóa học. Eur. J. 2011, 17, 12254-12256.

Đồng thoái hóa phathlocyanine

Ứng dụng siêu âm:
Khử màu và phá hủy metallophthalocyanines
Đồng phathlocyanine được sonicated với nước và dung môi hữu cơ ở nhiệt độ môi trường xung quanh và áp suất khí quyển trong sự hiện diện của lượng xúc tác của chất oxy hóa bằng cách sử dụng siêu âm 500W UIP500hd với buồng máng gấp ở mức công suất 37-59 W / cm²: 5 mL mẫu (100 mg / L), 50 D / D nước với choloform và pyridine ở 60% biên độ siêu âm. Nhiệt độ phản ứng: 20 °C.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP500hd

Vàng: Biến đổi hình thái của các hạt nano vàng

Ứng dụng siêu âm:
Các hạt nano vàng đã được biến đổi hình thái dưới sự chiếu xạ siêu âm cường độ cao. Để hợp nhất các hạt nano vàng thành một cấu trúc giống như quả tạ, xử lý siêu âm 20 phút. trong nước tinh khiết và trong sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt đã được tìm thấy đủ. Sau 60 phút sonication, các hạt nano vàng thu được cấu trúc giống như con giun hoặc vòng trong nước. Các hạt nano hợp nhất với hình dạng hình cầu hoặc hình bầu dục được hình thành siêu âm với sự có mặt của dung dịch natri dodecyl sulfate hoặc dodecyl amin.
Giao thức điều trị siêu âm:
Để sửa đổi siêu âm, dung dịch vàng keo, bao gồm các hạt nano vàng được bảo vệ bằng citrate được tạo hình sẵn với đường kính trung bình 25nm (± 7nm), được sonicated trong buồng lò phản ứng kín (thể tích khoảng 50mL). Dung dịch vàng keo (0,97 mmol · L^-1) được chiếu xạ siêu âm ở cường độ cao (40 W / cm^-2) sử dụng máy siêu âm Hielscher UIP1000hdT (20kHz, 1000W) được trang bị sonotrode hợp kim titan BS2d18 (đường kính đầu 0,7 inch), được ngâm khoảng 2 cm dưới bề mặt của dung dịch sonicated. Vàng keo được nhuộm bằng argon (O₂ < 2 ppmv, Air Liquid) 20 phút trước và trong khi sonication với tốc độ 200 mL · phút^-1 để loại bỏ oxy trong dung dịch. Một phần 35 ml của mỗi dung dịch hoạt động bề mặt mà không cần thêm trisodium citrate dihydrate đã được thêm vào bởi 15 ml vàng keo được tạo hình sẵn, sủi bọt với khí argon 20 phút trước và trong khi xử lý siêu âm.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd với sonotrode BS2d18 và lò phản ứng tế bào dòng chảy
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Radziuk, D.; Grigoriev, D.; Zhang, W.; Su, D.; Möhwald, H.; Shchukin, D. (2010): Phản ứng tổng hợp hỗ trợ siêu âm của các hạt nano vàng được tạo hình sẵn. Tạp chí Hóa lý C 114, 2010. 1835–1843.

Phân bón vô cơ – Leaching Cu, Cd và Pb để phân tích

Ứng dụng siêu âm:
Khai thác Cu, Cd và Pb từ phân bón vô cơ cho mục đích phân tích:
Đối với việc khai thác siêu âm đồng, chì và cadmium, các mẫu có chứa hỗn hợp phân bón và dung môi được sonicated với một thiết bị siêu âm như VialTweeter sonicator cho sonication gián tiếp. Các mẫu phân bón được sonicated với sự có mặt của 2mL 50% (v / v) HNO₃ trong ống thủy tinh trong 3 phút. Các chiết xuất của Cu, Cd và Pb có thể được xác định bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (FAAS).
Khuyến nghị thiết bị:
LọTweeter
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Lima, A. F.; Richter, E. M.; Muñoz, R. A. A. (2011): Phương pháp phân tích thay thế để xác định kim loại trong phân bón vô cơ dựa trên chiết xuất hỗ trợ siêu âm. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Brazil 22/ 8. 2011. 1519-1524.

Tổng hợp mủ cao su

Ứng dụng siêu âm:
Chuẩn bị mủ cao su P (St-BA)
Các hạt cao su Poly (styrene-r-butyl acrylate) P (St-BA) được tổng hợp bằng cách trùng hợp nhũ tương với sự có mặt của chất hoạt động bề mặt DBSA. 1 g DBSA lần đầu tiên được hòa tan trong 100ml nước trong bình ba cổ và giá trị pH của dung dịch được điều chỉnh thành 2.0. Các monome hỗn hợp 2,80g St và 8,40g BA với chất khởi xướng AIBN (0,168g) được đổ vào dung dịch DBSA. Nhũ tương O / W được chuẩn bị thông qua khuấy từ tính trong 1 giờ, sau đó là sonication với sonicator UIP1000hd được trang bị sừng siêu âm (đầu dò / sonotrode) trong 30 phút nữa trong bồn nước đá. Cuối cùng, quá trình trùng hợp được thực hiện ở 90 độ C trong bể dầu trong 2 giờ trong môi trường nitơ.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Chế tạo màng dẫn điện linh hoạt có nguồn gốc từ poly (3,4-ethylenedioxythiophene) epoly (axit styrenesulfonic) (PEDOT: PSS) trên nền vải không dệt. Hóa học và Vật lý Vật liệu 143, 2013. 143-148.
Bấm vào đây để đọc thêm về tổng hợp sono của mủ cao su!

Loại bỏ chì (Sono-Reaching)

Ứng dụng siêu âm:
Siêu âm rửa trôi Chì từ đất ô nhiễm:
Các thí nghiệm lọc siêu âm được thực hiện với bộ đồng nhất siêu âm UP400S với đầu dò âm thanh titan (đường kính 14mm), hoạt động ở tần số 20kHz. Đầu dò siêu âm (sonotrode) được hiệu chuẩn nhiệt lượng với cường độ siêu âm được đặt thành 51 ± 0,4 W cm^-2 cho tất cả các thí nghiệm rửa trôi sono. Các thí nghiệm rửa trôi sono được điều chỉnh nhiệt bằng cách sử dụng một tế bào thủy tinh có vỏ bọc đáy phẳng ở 25 ± 1 ° C. Ba hệ thống đã được sử dụng làm dung dịch rửa trôi đất (0,1L) dưới quá trình siêu âm: 6 mL 0,3 mol L^-2 dung dịch axit axetic (pH 3,24), dung dịch axit nitric 3% (v / v) (pH 0,17) và dung dịch đệm axit axetic / axetat (pH 4,79) được điều chế bằng cách trộn 60ml 0f 0,3 mol L^-1 axit axetic với 19 mL 0,5 mol L^-1 NaOH. Sau quá trình rửa trôi sono, các mẫu được lọc bằng giấy lọc để tách dung dịch rỉ rác ra khỏi đất, sau đó là điện lắng đọng chì của dung dịch nước rỉ rác và phân hủy đất sau khi siêu âm.
Siêu âm đã được chứng minh là một công cụ có giá trị trong việc tăng cường nước rỉ rác chì từ đất ô nhiễm. Siêu âm cũng là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ gần như hoàn toàn chì có thể rửa trôi khỏi đất, dẫn đến đất ít nguy hiểm hơn nhiều.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S với sonotrode H14
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Sandoval-González, A.; Silva-Martínez, S.; Blass-Amador, G. (2007): Siêu âm rửa trôi và xử lý điện hóa kết hợp cho đất loại bỏ chì. Tạp chí Vật liệu Mới cho Hệ thống Điện hóa 10, 2007. 195-199.

PBS – Tổng hợp hạt nano sunfua chì

Ứng dụng siêu âm:
Ở nhiệt độ phòng, 0,151 g chì axetat (Pb (CH₃COO)2.3H₂O) và 0,03 g TAA (CH₃CSNH₂) đã được thêm vào 5mL chất lỏng ion, [EMIM] [EtSO₄], và 15mL nước cất đôi trong cốc 50mL được áp dụng để chiếu xạ siêu âm với máy sonicator Hielscher UP200S trong 7 phút. Đầu của đầu dò siêu âm / sonotrode S1 được ngâm trực tiếp trong dung dịch phản ứng. Huyền phù màu nâu sẫm hình thành được ly tâm để lấy kết tủa ra ngoài và rửa hai lần bằng nước cất kép và ethanol tương ứng để loại bỏ các thuốc thử không phản ứng. Để điều tra ảnh hưởng của siêu âm đến tính chất của sản phẩm, một mẫu so sánh nữa đã được chuẩn bị, giữ cho các thông số phản ứng không đổi ngoại trừ sản phẩm được chuẩn bị ở mức khuấy liên tục trong 24 giờ mà không cần sự trợ giúp của chiếu xạ siêu âm.
Tổng hợp có sự hỗ trợ của siêu âm trong chất lỏng ion trong nước ở nhiệt độ phòng đã được đề xuất để điều chế các hạt nano PbS. Phương pháp xanh thân thiện với môi trường ở nhiệt độ phòng này nhanh chóng và không có mẫu, giúp rút ngắn đáng kể thời gian tổng hợp và tránh các quy trình tổng hợp phức tạp. Các cụm nano được chuẩn bị cho thấy sự dịch chuyển màu xanh lam khổng lồ là 3,86 eV có thể là do kích thước rất nhỏ của các hạt và hiệu ứng giam giữ lượng tử.
Khuyến nghị thiết bị:
UP200S
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Behboudnia, M.; Habibi-Yangjeh, A.; Jafari-Tarzanag, Y.; Khodayari, A. (2008): Chuẩn bị dễ dàng và ở nhiệt độ phòng và mô tả đặc tính của các hạt nano PbS trong chất lỏng ion [EMIM] [EtSO4] bằng cách sử dụng chiếu xạ siêu âm. Bản tin của Hiệp hội Hóa học Hàn Quốc 29/1, 2008. 53-56.

Thoái hóa phenol

Ứng dụng siêu âm:
Rokhina et al. (2013) đã sử dụng kết hợp axit peracetic (PAA) và chất xúc tác không đồng nhất (MnO₂) cho sự thoái hóa phenol trong dung dịch nước dưới chiếu xạ siêu âm. Ultrasonication được thực hiện bằng cách sử dụng một 400W thăm dò loại ultrasonicator UP400S, có khả năng sonicate hoặc liên tục hoặc trong chế độ xung (tức là 4 giây trên và 2 giây tắt) ở tần số cố định 24 kHz. Tổng công suất đầu vào, mật độ công suất và cường độ công suất tiêu tán vào hệ thống được tính toán là 20 W, 9,5×10^-2 W / cm^-3và 14,3 W/cm^-2Tương ứng. Công suất cố định đã được sử dụng trong suốt các thí nghiệm. Bộ tuần hoàn ngâm được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ bên trong lò phản ứng. Thời gian sonication thực tế là 4 giờ, mặc dù thời gian phản ứng thực là 6 giờ do hoạt động ở chế độ xung. Trong một thí nghiệm điển hình, lò phản ứng thủy tinh chứa đầy 100ml dung dịch phenol (1,05 mM) và liều lượng thích hợp của chất xúc tác MnO2 và PAA (2%), dao động trong khoảng 0-2 g L^-1 và 0–150 ppm, tương ứng. Tất cả các phản ứng được thực hiện ở pH trung tính chu vi, áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng (22 ± 1 °C).
Bằng cách siêu âm, diện tích bề mặt của chất xúc tác đã được tăng lên dẫn đến diện tích bề mặt lớn hơn gấp 4 lần mà không có thay đổi trong cấu trúc. Tần số doanh thu (TOF) được tăng từ 7 x 10^-3 đến 12,2 x 10^-3 Phút^-1, so với quá trình im lặng. Ngoài ra, không có sự rò rỉ đáng kể của chất xúc tác được phát hiện. Quá trình oxy hóa đẳng nhiệt của phenol ở nồng độ thuốc thử tương đối thấp đã chứng minh tỷ lệ loại bỏ phenol cao (lên đến 89%) ở điều kiện nhẹ. Nói chung, siêu âm đẩy nhanh quá trình oxy hóa trong 60 phút đầu tiên (70% loại bỏ phenol so với 40% trong quá trình điều trị im lặng).
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Rokhina, E. V.; Makarova, K.; Lahtinen, M.; Golovina, E. A.; Văn Như, H.; Virkutyte, J. (2013): MnO hỗ trợ siêu âm₂ Đồng phân xúc tác axit peracetic để thoái hóa phenol: Đánh giá quá trình hóa học và động học. Tạp chí Kỹ thuật Hóa học 221, 2013. 476–486.

Phenol: Oxy hóa Phenol bằng RuI₃ làm chất xúc tác

Ứng dụng siêu âm:
Quá trình oxy hóa nước không đồng nhất của phenol trên RuI₃ với hydro peroxide (H₂O₂): Quá trình oxy hóa xúc tác của phenol (100 ppm) trên RuI₃ như một chất xúc tác đã được nghiên cứu trong lò phản ứng thủy tinh 100 mL được trang bị máy khuấy từ tính và bộ điều khiển nhiệt độ. Hỗn hợp phản ứng được khuấy với tốc độ 800 vòng / phút trong 1 giờ6 giờ để cung cấp sự pha trộn hoàn chỉnh để phân phối đồng đều và huyền phù hoàn toàn các hạt xúc tác. Không có khuấy cơ học của dung dịch được thực hiện trong quá trình sonication do sự xáo trộn gây ra bởi dao động bong bóng xâm thực và sụp đổ, cung cấp cho mình một sự pha trộn cực kỳ hiệu quả. Chiếu xạ siêu âm của dung dịch được thực hiện với đầu dò siêu âm UP400S được trang bị siêu âm (được gọi là sonicator loại đầu dò), có khả năng hoạt động liên tục hoặc ở chế độ xung ở tần số cố định 24 kHz và công suất đầu ra tối đa 400W.
Đối với thí nghiệm, RuI không được điều trị₃ làm chất xúc tác (0,5–2 gL^-1) được giới thiệu dưới dạng huyền phù cho môi trường phản ứng với việc bổ sung H2O2 (30%, nồng độ trong khoảng 200–1200 ppm) sau đây.
Rokhina et al. tìm thấy trong nghiên cứu của họ rằng chiếu xạ siêu âm đóng một vai trò nổi bật trong việc sửa đổi các tính chất kết cấu của chất xúc tác, tạo ra cấu trúc vi xốp với diện tích bề mặt cao hơn do sự phân mảnh của các hạt xúc tác. Hơn nữa, nó có tác dụng thúc đẩy, ngăn chặn sự kết tụ của các hạt xúc tác và cải thiện khả năng tiếp cận của phenol và hydro peroxide đến các vị trí hoạt động của chất xúc tác.
Sự gia tăng gấp hai lần hiệu quả quá trình hỗ trợ siêu âm so với quá trình oxy hóa im lặng là do hành vi xúc tác được cải thiện của chất xúc tác và tạo ra các loài oxy hóa như • OH, • HO2 và • I₂ thông qua liên kết hydro, sự phân tách và tái tổ hợp của các gốc.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Rokhina, E. V.; Lahtinen, M.; Nolte, M. C. M.; Virkutyte, J. (2009): Ruthenium không đồng nhất được hỗ trợ siêu âm xúc tác quá trình oxy hóa peroxide ướt của phenol. Xúc tác ứng dụng B: Môi trường 87, 2009. 162– 170.

Các hạt Ag / ZnO phủ PLA

Ứng dụng siêu âm:
Lớp phủ PLA của các hạt Ag / ZnO: Các hạt vi mô và siêu vi của Ag / ZnO phủ PLA được điều chế bằng kỹ thuật bay hơi dung môi nhũ tương dầu trong nước. Phương pháp này được thực hiện theo cách sau. Thứ nhất, 400 mg polymer được hòa tan trong 4 ml chloroform. Nồng độ polymer thu được trong chloroform là 100 mg / ml. Thứ hai, dung dịch polymer được nhũ hóa trong dung dịch nước của các hệ thống hoạt động bề mặt khác nhau (chất nhũ hóa, PVA 8-88) dưới sự khuấy liên tục với chất đồng nhất ở tốc độ khuấy 24.000 vòng / phút. Hỗn hợp được khuấy trong 5 phút. và trong thời gian này, nhũ tương hình thành được làm mát bằng đá. Tỷ lệ giữa dung dịch nước của chất hoạt động bề mặt và dung dịch chloroform của PLA là giống hệt nhau trong tất cả các thí nghiệm (4: 1). Sau đó, nhũ tương thu được được siêu âm hóa bởi một thiết bị loại đầu dò siêu âm UP400S (400W, 24kHz) trong 5 phút ở chu kỳ 0,5 và biên độ 35%. Cuối cùng, nhũ tương đã chuẩn bị được chuyển vào bình Erlenmeyer, khuấy và dung môi hữu cơ được bay hơi khỏi nhũ tương dưới áp suất giảm, cuối cùng dẫn đến sự hình thành huyền phù hạt. Sau khi loại bỏ dung môi, huyền phù được ly tâm ba lần để loại bỏ chất nhũ hóa.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Kucharczyk, P.; Sedlarik, V.; Stloukal, P.; Bazant, P.; Koutny, M.; Gregorova, A.; Kreuh, D.; Kuritka, I. (2011): Lò vi sóng phủ Poly (L-Lactic Acid) tổng hợp các hạt kháng khuẩn lai. Nanocon 2011.

Polyaniline Composite

Ứng dụng siêu âm:
Chuẩn bị hỗn hợp nano polyaniline tự pha tạp (SPAni) gốc nước (Sc-WB)
Để chuẩn bị hỗn hợp SPAni gốc nước, 0,3 gr SPAni, được tổng hợp bằng cách sử dụng trùng hợp tại chỗ trong môi trường ScCO2, được pha loãng với nước và sonicated trong 2 phút bằng máy đồng nhất siêu âm 1000W UIP1000hd. Sau đó, sản phẩm huyền phù được đồng nhất hóa bằng cách thêm ma trận chất làm cứng gốc nước 125 gr trong 15 phút và sonication cuối cùng được thực hiện ở nhiệt độ môi trường trong 5 phút.
Khuyến nghị thiết bị:
UIP1000hd
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Bagherzadeh, M.R.; Mousavinejad, T.; Akbarinezhad, E.; Ghanbarzadeh, A. (2013): Hiệu suất bảo vệ của lớp phủ epoxy gốc nước có chứa nanopolyaniline tự pha tạp tổng hợp scCO2. 2013.

Hydrocarbon thơm đa vòng: Phân hủy Sonochemical của Naphthalene, Acenaphthylene và Phenanthrene

Ứng dụng siêu âm:
Đối với sự phân hủy sonochemical của hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) naphthalene, acenaphthylene và phenanthrene trong nước, hỗn hợp mẫu được sonicated ở 20◦C và 50 μg / l của mỗi PAH mục tiêu (150 μg / l tổng nồng độ ban đầu). Ultrasonication được áp dụng bởi một ultrasonicator sừng UP400S (400W, 24kHz), có khả năng hoạt động hoặc trong chế độ liên tục hoặc trong chế độ xung. Sonicator UP400S được trang bị đầu dò titan H7 với đầu đường kính 7 mm. Các phản ứng được thực hiện trong một bình phản ứng thủy tinh hình trụ 200 mL với sừng titan gắn trên đỉnh bình phản ứng và được niêm phong bằng vòng chữ O và van Teflon. Bình phản ứng được đặt trong bồn nước để kiểm soát nhiệt độ quá trình. Để tránh bất kỳ phản ứng quang hóa nào, tàu được phủ bằng lá nhôm.
Kết quả phân tích cho thấy việc chuyển đổi PAHs tăng lên khi tăng thời gian sonication.
Đối với naphthalene, chuyển đổi hỗ trợ siêu âm (công suất siêu âm đặt thành 150W) tăng từ 77,6% đạt được sau 30 phút. sonication đến 84,4% sau 60 phút. sonication.
Đối với acenaphthylene, chuyển đổi hỗ trợ siêu âm (công suất siêu âm đặt thành 150W) tăng từ 77,6% đạt được sau 30 phút. sonication với công suất siêu âm 150W đến 84,4% sau 60 phút. sonication với siêu âm 150W tăng từ 80,7% đạt được sau 30 phút. sonication với công suất siêu âm 150W đến 96,6% sau 60 phút. sonication.
Đối với phenanthrene, chuyển đổi hỗ trợ siêu âm (công suất siêu âm đặt thành 150W) tăng từ 73,8% đạt được sau 30 phút. sonication đến 83,0% sau 60 phút. sonication.
Để tăng cường hiệu quả suy thoái, hydrogen peroxide có thể được sử dụng hiệu quả hơn khi thêm ion sắt. Việc bổ sung ion sắt đã được chứng minh là có tác dụng hiệp đồng mô phỏng phản ứng giống như Fenton.
Khuyến nghị thiết bị:
UP400S với H7
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Psillakis, E.; Goula, G.; Kalogerakis, N.; Mantzavinos, D. (2004): Sự xuống cấp của hydrocarbon thơm đa vòng trong dung dịch nước bằng chiếu xạ siêu âm. Tạp chí Vật liệu Nguy hiểm B108, 2004. 95–102.

Loại bỏ lớp oxit khỏi chất nền

Ứng dụng siêu âm:
Để chuẩn bị chất nền trước khi phát triển dây nano CuO trên chất nền Cu, lớp oxit nội tại trên bề mặt Cu đã được loại bỏ bằng cách siêu âm mẫu trong axit clohydric 0,7 M trong 2 phút. với Hielscher UP200S. Mẫu được làm sạch siêu âm trong acetone trong 5 phút. để loại bỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ, rửa kỹ bằng nước khử ion (DI) và sấy khô trong khí nén.
Khuyến nghị thiết bị:
UP200S hoặc UP200St
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
Mashock, M.; Yu, K.; Cui, S.; Mao, S.; Lu, G.; Chen, J. (2012): Điều chỉnh tính chất cảm biến khí của dây nano CuO thông qua việc tạo ra các mối nối p-n nano rời rạc trên bề mặt của chúng. Vật liệu ứng dụng ACS & Giao diện 4, 2012. 4192−4199.

Thí nghiệm Von-Ampe

Ứng dụng siêu âm:
Đối với các thí nghiệm vôn kế tăng cường siêu âm, một máy siêu âm Hielscher 200 watt UP200S được trang bị sừng thủy tinh (đầu đường kính 13 mm) đã được sử dụng. Siêu âm được áp dụng với cường độ 8 W / cm^–2.
Do tốc độ khuếch tán chậm của các hạt nano trong dung dịch nước và số lượng trung tâm oxy hóa khử trên mỗi hạt nano cao, vôn kế pha dung dịch trực tiếp của các hạt nano bị chi phối bởi các hiệu ứng hấp phụ. Để phát hiện các hạt nano mà không tích tụ do hấp phụ, một phương pháp thử nghiệm phải được chọn với (i) nồng độ hạt nano đủ cao, (ii) các điện cực nhỏ để cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên mặt đất, hoặc (iii) vận chuyển khối lượng rất nhanh.
Do đó, McKenzie et al. (2012) đã sử dụng siêu âm điện để cải thiện đáng kể tốc độ vận chuyển khối lượng của các hạt nano về phía bề mặt điện cực. Trong thiết lập thí nghiệm của họ, điện cực được tiếp xúc trực tiếp với siêu âm cường độ cao với khoảng cách điện cực đến sừng 5 mm và 8 W / cm^–2 cường độ sonication dẫn đến kích động và làm sạch cavitational. Một hệ thống oxy hóa khử thử nghiệm, khử một electron của Ru (NH3)₆³⁺ trong nước 0,1 M KCl, được sử dụng để hiệu chỉnh tốc độ vận chuyển khối lượng đạt được trong các điều kiện này.
Khuyến nghị thiết bị:
UP200S hoặc UP200St
Tài liệu tham khảo/ Nghiên cứu:
McKenzie, K. J.; Marken, F. (2001): Điện hóa trực tiếp hạt nano Fe2O3 trong dung dịch nước và hấp phụ vào oxit indium pha tạp thiếc. Hóa học ứng dụng thuần túy, 73/ 12, 2001. 1885–1894.

Sonicators cho các phản ứng Sonochemical từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp

Hielscher cung cấp đầy đủ các ultrasonicators từ máy đồng nhất phòng thí nghiệm cầm tay lên đến sonicators công nghiệp đầy đủ cho các dòng khối lượng lớn. Tất cả các kết quả đạt được ở quy mô nhỏ trong quá trình thử nghiệm, R&D and optimization of an ultrasonic process, can be >linearly scaled up to full commercial production. Hielscher sonicators là đáng tin cậy, mạnh mẽ và được xây dựng cho hoạt động 24/7.
Hãy hỏi chúng tôi, làm thế nào để đánh giá, tối ưu hóa và mở rộng quy trình của bạn! Chúng tôi rất vui được hỗ trợ bạn trong tất cả các giai đoạn – Từ thử nghiệm đầu tiên và tối ưu hóa quy trình đến lắp đặt trong dây chuyền sản xuất công nghiệp của bạn!