Sonoquímica ka reactores sonoquímicos

Le sonoquímica jach le jach yáax u química le u utilizan le ultrasonidos ka'anal intensidad utia'al inducir, acelerar yéetel modificar reacciones químicas (síntesis, catálisis, degradación, polimerización, hidrólisis, etcétera). Le cavitación generada tumen ultrasonidos u caracteriza tumen yaan condiciones únicas u densidad energética, ku promueven yéetel intensifican le reacciones químicas. Velocidades reacción asab rápidas, mayores rendimientos yéetel u búukinta'al reactivos ya'ax yéetel asab suaves suutikuba'ob ti' le sonoquímica jump'éel nu'ukula' jach ventajosa tia'al reacciones químicas u mejoradas.

Sonoquímica

Le sonoquímica jach yáax investigación yéetel procesamiento le le moléculas experimentan jump'éel reacción química debido a le ka'anatako'ob ultrasonidos ka'anal intensidad (je'ebix, 20 kHz). Le Uláak ba'al responsable ti' le reacciones sonoquímicas leti' le cavitación acústica. Le cavitación acústica wa ultrasónica ku yaantal le potentes ondas ultrasónicas ku acoplan ti' jump'éel líquido wa luuk'o'. Debido a le ciclos alternos ti' alta yéetel baja presión causados tumen le ondas ultrasónicas ti' potencia ti' le líquido, ku generan burbujas ti' vacío (vacíos cavitacionales), ku nuuktalo'ob a lo largo de ya'ab ciclos presión. Le ken burbuja vacío cavitacional u chukik jump'éel jaaj Buka'aj le ma' u páajtal u múuch'ik asab energía, le burbuja ku vacío implosiona violentamente yéetel crea jump'éel ch'aaj chokoj u ka'anal densidad energía. Le ch'aaj chokoj u k'aaba' ku u caracteriza tumen temperaturas yéetel presiones jach altas yéetel microrflujos chooj ta'an ku líquido extremadamente rápidos.

Cavitación acústica yéetel táanil le ultrasonicación ka'anal intensidad

Le cavitación acústica, tu menudo xan llamada cavitación ultrasónica, u distinguir u ichil ka'ap'éel formas, cavitación estable yéetel transitoria. Ichil le cavitación estable, burbuja cavitación oscila ya'ab Óoxten mentik kex u radio equilibrio, ka' jo'op' u ichil le cavitación transitoria, le ku jump'éel burbuja kóom ku bisik ku muk'yaj tu cambios drásticos ti' volumen ti' jump'éel pocos ciclos acústicos yéetel ts'o'oks ti' jump'éel colapso violento (Suslick 1988). Le cavitación estable yéetel transitoria je'el ocurrir simultáneamente ti' le solución yéetel juntúul burbuja sometida cavitación estable je'el ku beetubaj jump'éel cavidad transitoria. Implosión le burbuja, característica ti' le cavitación transitoria yéetel le sonicación ka'anal intensidad, crea kúuchilo'ob condiciones meyajtbilo', bey temperaturas jach altas u 5000-25.000 k'uj, presiones tak ya'ab 1000 bar yéetel corrientes líquido yéetel velocidades tak 1000 m/s. Dado ti' le colapso leti' implosión ti' le burbujas cavitación ku yaantal ti' bey u juntúul nanosegundo, le velocidades calentamiento yéetel enfriamiento jach altas superiores u 10¹¹ Táan u béeytal u yilo'ob k'uj leti' s. Táan a altas velocidades calentamiento yéetel diferenciales presión páajtal máaxo'ob yéetel acelerar reacciones. En cuanto a le líquidas corrientes ba'ax ku ku ts'áiko'ob, le microjets ka'anal velocidad muestran beneficios especialmente ka'anatako'ob ka lela' lodos heterogéneos sólido-líquido. Le chooj ta'an líquido inciden way yéetel le temperatura yéetel u le presión máximas ti' le burbuja ku colapsa yéetel causan erosión ti' le colisión ichil partículas, bey le fusión localizada. Tu consecuencia u ku jump'éel transferencia juuch' significativamente mejorada ti' le solución.

Le cavitación ultrasónica ku genera bix asab xoknáalo'obo' ti' ts'a'abal yéetel disolventes yéetel bajas presiones vapor. Tune', le medios yéetel bajas presiones vapor le favorables utia'al u aplicaciones sonoquímicas.
Bey resultado ti' le cavitación ultrasónica, le intensas muuk' creadas páajtal k'ex le vías reacción ti' rutas asab eficientes, ti' modo u evitan conversiones asab completas yo'osal u chíikpajal ba'ax u producción subproductos ma' deseados.
Le kúuchil denso ti' energía tu yo'olal u colapso le burbujas cavitación ku denomina ch'aaj chokoj. Le ultrasonidos baja frecuencia yéetel ka'anal potencia ti' le rango 20 kHz yéetel le Buka'aj u ba'al u crear nukuch amplitudes u ma'alob establecidos utia'al u generación ti'its calientes intensos yéetel le condiciones sonoquímicas favorables.

Le nu'ukulilo'ob ti' laboratorio ultrasónicos, bey le reactores ultrasónicos industriales utia'al u procesos sonoquímicos comerciales, táan uchik disponibles yéetel u demostrado u fiables, eficientes yéetel respetuosos yéetel ka'a jeets' u escala laboratorio, piloto yéetel jaatsatako'ob industrial. Le reacciones sonoquímicas páajtal u bisa'al u ka'ansaj bey jump'éel tuukula' tumen lotes (es decir un'un abierto) wa ti' internet ichil utilizando jump'éel reactor celda flujo cerrado.

Sonosíntesis

Le sonosíntesis wa síntesis sonoquímica jach ka'anatako'ob le cavitación generada tumen ultrasonidos con el fin de máaxo'ob yéetel xan reacciones químicas. Le ultrasonicación ka'anal potencia (je'ebix, ti' 20 kHz) ye'esik k'a'ankach táanil yóok'ol le moléculas yéetel le K'aanan químicos. Je'ebix, le táanil sonoquímicos resultantes ti' jump'éel sonicación intensa páajtal ts'áaj kúuchil división moléculas, le sukbenilo'ob radicales libres yo'osal u chíikpajal ba'ax le k'eexpajal vías químicas. Tune', le síntesis sonoquímica ku meyajtiko'ob intensamente utia'al u fabricación wa uchik u péeksa'al u amplia gama materiales nanoestructurados. Ejemplos nanomateriales producidos yo'osal sonosíntesis le le nanopartículas (NP) (je'ebix, NP táak'iin ti', NP plata), pigmentos, nanopartículas núcleo yéetel capa, nano-hidroxiapatita, ka'ansaj orgánicas u metálicas (MOF)., ingredientes farmacéuticos activos (API), nanopartículas decoradas yéetel microesferas, nanocompuestos, ichil ya'ab uláak' materiales.
Ejemplos: Transesterificación ultrasónica u ésteres u metílicos ácidos grasos (biodiésel). o le transesterificación polioles yo'osal ultrasonidos.

Wíimbala' TEM (U) yéetel u distribución granulométrica (B) tu nanopartículas plata (Ag-NPs), ku séen sido sintetizadas sonoquímicamente ti' condiciones óptimas.

Bey xan u aplica ampliamente le cristalización promovida tumen ultrasonidos (sonocristalización), le ku ultrasonidos potencia u utilizan utia'al u producir soluciones supersaturadas, yo'osal máaxo'ob le cristalización leti' precipitación ka controlar le Buka'aj yéetel u morfología le cristales yo'osal parámetros tuukula' ultrasónicos. Beetik clic waye' tia'al a wojeltik yóok'ol le sonocristalización.

Sono-catálisis

Le sonicación ti' jump'éel suspensión wa solución química u ma'alo'obkíinsiko'ob significativamente le reacciones catalíticas. Le energía sonoquímica reduce le k'iin reacción, mejora u transferencia u ooxoj yéetel juuch', ku posteriormente resulta ti' jump'éel aumento constantes velocidad química, le rendimientos yéetel le selectividades.
Yaan numerosos procesos catalíticos, ba'ax ku benefician drásticamente ti' le ka'anatako'ob le ultrasonidos potencia yéetel u sonoquímicos táanil. Je'el reacción catálisis tumen transferencia fase heterogénea (PTC) le ku intervengan ka'ap'éel wa asab ts'a'abal inmiscibles wa jump'éel composición líquido-sólido, ku beneficia ti' le sonicación, le energía sonoquímica yéetel u mejora le transferencia juuch'.
Je'ebix, le análisis comparativo ti' le oxidación catalítica silenciosa yéetel asistida tumen ultrasonidos yéetel peróxido húmedo ti' fenol ichil ja' tu síilaj ti' le sonicación redujo le barrera energética ti' le reacción, ba'ale' ma' yanchaji' Ba'axe' impacto ti' u yiik' reacción. Le energía activación utia'al u oxidación le fenol yóok'ol RuI₃ ku chíikbes ti' le catalizador ichil le sonicación ka'ach u 13 kJ mol^-1, ku bin Kanp'éel Óoxten menor ti' comparación yéetel le tuukula' oxidación silenciosa (57 kJ mol^-1). (Rokhina et ti' le 2010).
Le catálisis sonoquímica ku meyajtiko'ob belal utia'al u fabricación yik'áalil químicos, bey je'el bix ti' le fabricación materiales inorgánicos microestructurados yéetel nanoestructurados, bey metales, aleaciones, compuestos metálicos, materiales ma' metálicos yéetel compuestos inorgánicos. Ejemplos náats'al ti' PTC asistida tumen ultrasonidos le transesterificación ácidos grasos libres ti' éster metílico (biodiésel), le hidrólisis, le saponificación aceites vegetales, le reacción sono-Fenton (procesos similares ti' Fenton), le degradación sonocatalítica, etcétera.
A wojeltik yóok'ol le sonocatálisis yéetel u aplicaciones específicas.
Le sonicación mejora u química le clic bey le reacciones cicloadición azida-alquino.

Uláak' aplicaciones sonoquímicas

Debido a u búukinta'al versátil, fiabilidad yéetel ch'a'abil operación, le kaambalilo'ob sonoquímicos bey le UP400St o UIP2000hdT le valorados bey nu'ukulo'ob eficientes ti' le reacciones químicas. Le dispositivos sonoquímicos ti' Hielscher Ultrasonics páajtal utilizar u uchik utia'al u sonicación tumen lotes (vaso abierto) yéetel continua ti' internet ichil yo'osal jump'éel célula flujo sonoquímica. Le sonoquímica, incluida le sonosíntesis, le sonocatálisis, le degradación wa polimerización, ku meyajtiko'ob ampliamente ti' química, nanotecnología, ciencia ti' le materiales, yik'áalil farmacéuticos, microbiología, bey je'el bix ti' uláak' industrias.

Nu'ukulo'ob sonoquímicos u ka'anal rendimiento

Hielscher Ultrasonics jach u noj bejo' proveedor ultrasonidos innovadores yéetel u ts'ook generación, celdas flujo sonoquímica, reactores k'a'abetalo'ob utia'al reacciones sonoquímicas u eficientes ka fiables. Tuláakal le ultrasonidos Hielscher ku diseñan, ku yéetel prueban exclusivamente ti' le sede Hielscher Ultrasonics ti' Teltow (naats' Berlín), Alemania. Beyxan ti' kaambalilo'ob le asab ka'anatako'ob estándares técnicos yéetel juntúul robustez asab ku ka'anal yéetel juntúul funcionamiento 24 leti' 7 leti' 365 ti' jump'éel funcionamiento ma'alob eficiente, le ultrasonidos Hielscher le fáciles yéetel fiables u operar. Le ka'anal eficiencia, le software na'at, le menú intuitivo, le protocolizado automático ti' datos yéetel le kaambalil yo'osal remoto ti' le navegador ku chéen algunas le ba'alo'ob ku distinguen Hielscher Ultrasonics ti' uláak' fabricantes nu'ukulo'ob sonoquímicos.

Amplitudes ajustables yéetel precisión

Le amplitud jach desplazamiento tu delantera (xnuk) ti' le sonotrodo (xan k'ajóolta'an bix sonda ultrasónica wa bocina) yéetel le le noj bejo' factor ku influye ti' le cavitación ultrasónica. Le amplitudes asab altas significan jump'éel cavitación asab intensa. Le intensidad requerida ti' le cavitación yaantal yo'osal tu gran medida ti' le bin yano'ob reacción, le reactivos químicos utilizados yéetel ya'ala'al máaxo'ob máano'ob específicos le reacción sonoquímica específica. Lela' u k'áat u ya'al ti' le amplitud k'a'ana'an u ajustable yéetel precisión utia'al u ajustar u intensidad le cavitación acústica ti' le nivel beetike' uts. Tuláakal le ultrasonidos Hielscher páajtal ajustar u bix fiable yéetel precisa ti' le amplitud beetike' uts ti' jump'éel kaambalil yo'osal digital na'at. Le bocinas refuerzo ku páajtal utilizar adicionalmente utia'al disminuir wa ya'abtal le amplitud mecánicamente. Ultrasonidos’ Le procesadores ultrasónicos industriales táan u béeytal u ofrecer amplitudes jach altas. Le amplitudes tak 200 μm páajtal ejecutar uchik bix continua ti' funcionamiento 24 leti' 7. Utia'al amplitudes láayli' mayores, yaan disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados.

Kaambalil yo'osal preciso ti' le temperatura ichil le reacciones sonoquímicas

Ti' le ch'aaj chokoj u cavitación, ku páajtal uts' temperaturas extremadamente altas u ya'ab miles grados Celsius. Ba'ale' táan a temperaturas extremas ku limitan localmente le diminuto interior yéetel mentik kex burbuja cavitación implosiona. Ti' le solución ti' granel, le aumento temperatura ti' le implosión ti' jump'éel tin juunal wa Jayp'éel manik jump'íit burbujas cavitación jach insignificante. Ba'ale' le sonicación continua yéetel intensa ti' períodos asab chowaktako'ob je'el u páajtal u provocar jump'éel aumento incremental u temperatura u líquido u granel. Le aumento le temperatura contribuye ya'ab reacciones químicas yéetel, tu menudo u considera beneficioso. Ba'ale' le jejeláas reacciones químicas yaan jejeláas temperaturas óptimas u reacción. Le ken u xokaj materiales sensibles ti' le u yooxol, u páajtal u k'a'abéet jump'éel kaambalil yo'osal le temperatura. Con el Fin de permitir condiciones térmicas ideales ti' le procesos sonoquímicos, Hielscher Ultrasonics k'u'ubul ya'abkach soluciones sofisticadas utia'al u kanik preciso ti' le temperatura ichil le procesos sonoquímicos, bey reactores sonoquímicos yéetel celdas u flujo equipadas yéetel julajo'ob refrigeración.
K celdas u flujo sonoquímicas yéetel reactores u disponibles yéetel julajo'ob ku enfriamiento, ku permiten jump'éel disipación ooxoj efectiva. Utia'al u kanik continuo ti' le temperatura, le ultrasonidos Hielscher u equipados yéetel juntúul sensor temperatura enchufable, ka u insertar u ti' le líquido utia'al P'iis constantemente u temperatura u granel. Juntúul sofisticado software ku cha'antik le ajuste jump'éel rango temperatura. Le ken u supera le límite temperatura, le ultrasonido ku je'elsik automáticamente tak ka temperatura le líquido ts'o'ok u yéensa'al jump'éel determinado ch'aaj ajuste ku ka'a sonar automáticamente. Tuláakal le mediciones temperatura, bey la datos importantes ti' le tuukula' ultrasónico, u registran automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada ka páajtal xíixtik, ku uchik utia'al u kanik le tuukula'.
Le temperatura jach jump'éel parámetro crucial ti' le procesos sonoquímicos. Le elaborada ma'alo'obtal u Hielscher ti' ku yáantik ti' le temperatura u ka'anatako'ob sonoquímica ti' le rango temperatura beetike' uts.

Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos: