Sonocatalysis – Asistida tumen ultrasonidos catálisis

Ultrasonidos afectan le reactividad catalizador ti' le catálisis tumen asab transferencia sakan yéetel energía yaan. Tu catálisis heterogénea, tu'ux le catalizador yaan jump'éel fase jela'an u le reactivos, dispersión ultrasónica aumenta superficie disponible ti' le reactivos.

Antecedentes u Sonocatálisis

Catálisis le le tuukula' ti' le u tasa ti' jump'éel reacción química u incrementa (wa disminuida) por medio de jump'éel catalizador. Le producción ya'ab yik'áalil químicos implica catálisis. Le influencia ti' le velocidad reacción yaantal yo'osal u frecuencia Máax ku ti' le reactivos ti' le p'isibij determinación tasa. Tu general catalizadores aumentan velocidad reacción yéetel disminuir energía activación proporcionando jump'éel bej u reacción alternativo ti' le producto le reacción. Utia'al u beyo' le catalizadores reaccionan yéetel juntúul wa asab reactivos intermedios bix u posteriormente le producto final. U ts'ook paso regenera le catalizador. Tuméen Éens le energía activación, asab moleculares colisiones yaan ti' le energía k'a'abeto'ob utia'al chukpachtik le noj transición. Ichil yaan u utilizan catalizadores k'ex le selectividad jump'éel reacción química.

Le diagrama u ti' le derecha ilustra le efecto jump'éel catalizador ti' jump'éel reacción química X + yéetel utia'al producir Z. Le catalizador proporciona jump'éel bej alternativo (verde) yéetel juntúul menor activación energía Ea.

Táanil le ultrasonidos

Le longitud onda acústica te' ts'a'abal oscila ichil aprox. 110 yéetel 0,15 mm utia'al frecuencias ichil 18 kHz yéetel 10 MHz. Lela' u significativamente por encima de le dimensiones moleculares. Le o'olale' meyaj, ma' yaan jump'éel acoplamiento beetaj ich ti' le jach yáax acústico yéetel moléculas jump'éel especie química. Le táanil le ultrasonicación le tu gran medida jump'éel resultado ti' le Cavitación ultrasónica ti' le ts'a'abal. Tune', asistida tumen ultrasonidos catálisis k'a'abet bey jump'éel reactivo u tu fase líquida. Ultrasonidos contribuyen le catálisis heterogénea yéetel homogénea u ya'ab maneras. Táanil individuales táan u béeytal u promovidos wa reducción u adaptar le amplitud ultrasónica yéetel u presión le líquido.

Ultrasónico dispersión yéetel emulsión ti'

Le químicas reacciones u implican reactivos yéetel juntúul catalizador asab ti' jump'éel fase (catálisis heterogénea) ku limitan ti' le límite fase, ts'o'ok u lela' u k'áate' kúuchil, tu'ux le reactivo, bey le catalizador táan presentes. Le exposición ti' le reactivos yéetel le catalizador ichil yan jach juntúul factor clave utia'al ya'ab reacciones químicas ya'ab k'oja'ano'ob fases. Le o'olale' meyaj, le superficie específica ti' le frontera fase ku u influyente utia'al u química velocidad reacción.

Ultrasonidos le ka'a jach xoknáalo'obo' utia'al u dispersión sólidos yéetel utia'al u emulsificación u ts'a'abal. Yaan u xu'ulsiko'ob le Buka'aj partícula leti' gota, yo'osal u superficie total ti' le límite fase aumenta le k'iino' je'el xano' k'iin. Le gráfico le izquierda ye'esik le correlación ichil le Buka'aj partícula yo'osal u superficie kano'ob partículas esféricas wa gotas (Beetik click utia'al waaj a kóochkinsike'ex le!). A medida u aumenta le superficie límite fase, bey xan ku betik le tasa reacción química. Utia'al u ya'ab materiales le cavitación ultrasónica je'el u meentik partículas ka gotas u Buka'aj jach fino – u menudo significativamente ti' a yáanal 100 nanómetros. Wa u dispersión wa emulsión ku p'áatal ti' ten lo bey temporalmente estable, le ka'anatako'ob u ultrasonidos páajtal Wíinikil k'a'abéet chéen jump'éel fase inicial ti' le reacción química. Juntúul reactor ultrasónico ti' internet yo'osal le mezcla inicial ti' le reactivos yéetel le catalizador ichil u generar partículas leti' gotitas Buka'aj fino ti' jach jump'íit k'iin yéetel le tasas flujo ka'anal. Je'el aplicar páajtal in medios ma'alob viscosos.

Transferencia juuch'

Ka le reactivos reaccionan ti' jump'éel límite fase, le yik'áalil le reacción química ku acumulan way Máax ku. Impide le ba'ala' u uláak' moléculas reactivos interactúen ti' le límite fase. Le muuk' u cizallamiento mecánicas causadas tumen le corrientes chorro cavitacional yéetel acústica yaantal ts'aik bey resultado jump'éel flujo turbulento yéetel le transporte materiales tak ka ti' meyajo'ob ti' partículas wa gotas. En el caso de le gotas, le cizalladura ka'anal u conducir le carbonescencia yéetel posterior formación túumben gotas. A medida ti' le reacción química progresa yéetel le k'iin, ku páajtal requerir jump'éel sonicación repetida, je'ebix, ti' ka'ap'éel jejelas súutukil jump'éel wa recirculación, utia'al maximizar le exposición ti' le reactivos.

Energía yaan

Le cavitación ultrasónica le jump'éel kin tuukul chen u Búukint energía ti' le reacciones químicas. Juntúul combinación chooj ta'an ku líquido ka'anal velocidad, ka'anal presión).>1000atm) yéetel altas temperaturas ()>(5000 k'uj), nuxi' calefacción yéetel refrigeración tojol).>10⁹KS^-1) ku ku ts'áiko'ob localmente concentrado ti' le compresión implosive burbujas cavitacionales. Kenneth Suslick Ku ya'alik: “Le cavitación jach jump'éel método extraordinario utia'al u concentrar le energía difusa ti' u juum ti' jump'éel bix químicamente utilizable.”

Aumento ti' le reactividad

Cavitacional erosión ti' le meyajo'ob le partícula genera meyajo'ob jo'osal reactivas, unpassivated. Presiones ka temperaturas breve ku bisik contribuyen ti' le descomposición molecular yéetel aumento le reactividad u ya'ab ba'alche'ob químicas. Irradiación ultrasónica je'el u páajtal u utilizada ti' wa u catalizadores, yilik je'ebix, utia'al producir agregados partículas Buka'aj fino. Lela' u yaantal catalizadores amorfos partículas ka'anal superficie específica yo'osal. Debido a le ba'ax agregada, tales catalizadores táan u béeytal u separados ti' le yik'áalil reacción (es decir tumen filtración).

Limpieza tumen ultrasonidos

Tu menudo le catálisis implica subproductos ma' deseados, contaminaciones wa impurezas ti' le reactivos. Lela' u conducir le degradación yéetel ensuciamiento way le catalizadores sólidos. Le si'ipil reduce le superficie expuesta ti' le catalizador yéetel, tune', reduce u eficiencia. Ma' k'a'abéet ka tselik yóok'ol u mix ichil le tuukula' mix tu intervalos reciclaje utilizando uláak' yik'áalil químicos le tuukula'. Ultrasonidos le ka'a xoknáalo'obo' utia'al catalizadores u cho'oik wa wáantik le catalizador ti' le tuukula' reciclaje. Limpieza tumen ultrasonidos jach úuchak u ka'anatako'ob asab común ka conocida u ultrasonidos. Le choque ku chooj ta'an líquidos cavitacionales yéetel ondas choque tak 10⁴ATM je'el u páajtal u crear muuk' cizalladura localizada, erosión yéetel picaduras superficiales. Utia'al partículas Buka'aj fino, colisiones ichil partículas ka'anal velocidad bisiko'ob jump'éelili' u erosión le superficie yéetel incluso rectificado ka fresado. Táan a colisiones táan u béeytal u causar temperaturas locales impacto transitorio u yan 3000 k'uj. Suslick demostró ultrasonidos yéetel eficacia elimina capas u óxido le superficie. Le eliminación tales capas pasivación mejora dramáticamente tasas reacción utia'al nuxi' variedad reacciones ()Suslick 2008). U kaambalil yo'osal ultrasonido ku yáantik xu'ulsiko'ob le talamilo' ensuciamiento jump'éel catalizador sólido disperso ti' catálisis yéetel contribuye ti' le limpieza ichil le tuukula' reciclado le catalizador.

Ejemplos catálisis ultrasónico

Yaan numerosos ejemplos catálisis ultrasonidos asistida yéetel utia'al ultrasónica wa u yilik catalizadores heterogéneos. Ku recomienda le Sonocatalysis artículo Kenneth Suslick utia'al u jump'éel introducción integral. Hielscher suministros reactores ultrasónicos utia'al u preparación u catalizadores wa u catálisis, tales bey le transesterificación catalítica utia'al u producción methylesters (es decir graso methylester = biodiesel)..

Nu'ukulilo'ob ti' ultrasonidos utia'al u Sonocatalysis

Hielscher u yaantal dispositivos ultrasonidos uti'al u ti' Je'el escala ka ti' jump'éel variedad procesos. Le ba'ala' analte'obo' yaan sonicación laboratorio ti' mejen frascos, bey reactores industriales yéetel celdas flujo. Utia'al u prueba inicial ti' le tuukula' ti' escala u laboratorio le UP400S (400 vatios). Leti' jach conveniente. Je'el u páajtal u utilizado utia'al u procesos tumen lotes, bey je'el bix tumen sonicación ti' internet ichil. Utia'al pruebas tuukula' yéetel optimización bey ma' escala, u recomienda utilizar le UIP1000hd (1000 vatios)., bey le unidad jach jach adaptable yéetel ya'ala'al máaxo'ob máano'ob beel yéetel escalan lineal u je'el asab Buka'aj u ba'al. Utia'al u producción escala ofrecemos aparatos ultrasonidos u tak 10KW ka 16kW energía ultrasónica. Racimos ya'ab tales kúuchilo'ob ts'abal k'iinil procesamiento jach ka'anal.

Yaan k encantados u yáanta'al u tuukula' pruebas, optimización yéetel escalar. T'aan yéetel to'on yóok'ol le nu'ukulil le yáax wa uláak' ba'alo'obe' xíimbalt k laboratorio tuukula'.

Literatura tu Sonocatalysis yéetel le catálisis yo'osal ultrasonidos asistida

Suslick, S. k'uj.; Didenko, ka.; Ts'a'ay, M. m..; Hyeon ti', T.; Kolbeck, k'uj. J.; McNamara, W. B. III; Mdleleni ti', M. m..; Wong, M. (1999): Cavitación acústica yéetel u consecuencias químicas, ti': Phil. Trans. Roy. SOC. U, 1999, 357, 335-353.

Suslick, S. k'uj.; Skrabalak, S. E. (2008): “Sonocatalysis” Ti' le manual le catálisis heterogénea, vol. 4; Ertl, G.; Knzinger ti', H.; Schth, f le.; Weitkamp, J., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2008, págs. 2006-2017.