СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЛАБОРАТОРИЙ
Тел.: (495)649-0651, факс: (495) 955-5586, e-mail: info@biodm.ru
ГЛАВНАЯНОВОСТИАКЦИИПРОДУКЦИЯКОНТАКТЫ

Ультразвуковая химия

Ультразвуковая химия основана на воздействии ультразвука на химические реакции и процессы. Механизм звукохимического действия в жидкостях основан на явлении ультразвуковой кавитации.
Ультразвуковые лабораторные приборы и промышленные установки Hielscher в основном используются для обработки жидкостей. Следствием воздействия ультразвука на химические реакции и процессы может быть:
  • увеличение скорости реакции;
  • увеличение количества веществ на выходе;
  • увеличение эффективности использования энергии;
  • изменение хода реакции;
  • повышение эффективности катализаторов межфазного переноса;
  • исключение катализаторов межфазного переноса;
  • использование необработанных или технических реагентов;
  • активирование металлов и сухих веществ;
  • увеличение химической активности реагентов и катализаторов.


    Ультразвуковая кавитация в жидкостях
Кавитация – это «образование, рост и имплозивное разрушение пузырьков в жидкости». Резкое (имплозивное) разрушение пузырьков вызывает резкий (> 109 К / сек) локальный разогрев жидкости (~ 5000 К), резкое повышение давления (~ 1000 атм) и образование быстрых потоков жидкости (~ 400 км/ч). (Suslick 1998)
Кавитационные пузырьки состоят из вакуума.
Вакуум создается быстро движущейся поверхностью с одной стороны и инертной жидкостью с другой. Образующийся в результате этого перепад давлений служит для преодоления целостности и сил притяжения в жидкости.
Кавитация может создаваться с применением различных способов и средств: сопла Вентури (сужающееся-расширяющееся дозвуковое реактивное сопло), высоконапорного сопла, вращения с высокой скоростью или ультразвуковых трансдукторов.
Во всех этих системах потребляемая энергия преобразуется в трение, турбулентность, волны и кавитацию. Количество потребляемой энергии, которая преобразуется в кавитацию, зависит от нескольких факторов, описывающих движение генерирующего оборудования в жидкости.
Интенсивность ускорения является одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективное преобразование энергии в кавитацию. Большее ускорение создает более сильный перепад давления. Это, в свою очередь, повышает вероятность образования вакуумных пузырьков. Таким образом, чем больше ускорение, тем большая доля потребляемой энергии преобразуется в кавитацию.
В случае применения ультразвукового трансдуктора интенсивность ускорения определяется амплитудой ультразвуковых колебаний.
Большее значение амплитуды приводит к более эффективному образованию кавитации. Промышленные установки Hielscher Ultrasonics могут генерировать колебания амплитудой до 115 мкм. Большие значения амплитуды позволяют обеспечить высокий коэффициент передачи энергии, позволяя в свою очередь создавать колебания высокой удельной мощности до 100 Вт/см ³.
В дополнение к интенсивному ультразвуковому воздействию, жидкость должна быть ускорена таким образом, чтобы потеря энергии из-за турбулентности, трения и образования волн была минимальной. В связи с этим оптимальным является направленное движение частиц в одном направлении.

    Ультразвук используется в силу его воздействия на процессы:
  • подготовка активированных металлов путем сокращения количества металлических солей;
  • генерация активированных металлов ультразвуком;
  • осаждение оксидов металлов (Fe, Cr, Mn, Co), например, для использования в качестве катализаторов;
  • импрегнирование металлов или галоидных соединений;
  • подготовка растворов активированных металлов;
  • реакции с прохождением металлов непосредственно через вновь образованные виды органоэлементов;
  • реакции с неметаллическими веществами в твердом состоянии;
  • кристаллизация и осаждение металлов, сплавов, цеолитов и других твердых веществ;
  • изменение морфологии поверхности и размера частиц межчастичными столкновениями на высокой скорости:
    • наноструктурированных материалов, в том числе переходных металлов с высокой удельной поверхностью, сплавов, карбидов, оксидов и коллоидов;
    • агломерация кристаллов;
    • сглаживание и устранение пассивирующиго оксидного покрытия;
    • микроманипулирование (фракционирование) мелких частиц;
  • диспергирование твердых веществ;
  • приготовление коллоидов (Ag, Au, CdS размера Q);
  • интеркаляция гостевых молекул в субстрат из твердых слоистых неорганических веществ;
    • звукохимия полимеров:
    • деградация и модификация полимеров;
    • синтез полимеров;
  • ультразвуковой лизис загрязняющих органических веществ в воде.
Большинство этих процессов может быть интегрировано в производственные линии. Мы будем рады помочь Вам в выборе оборудования для конкретного процесса. Для исследования и тестирования процессов, мы рекомендуем наши лабораторные приборы или набор средств исследования с процессором UIP1000. Также мы готовы поставить Вам ультразвуковые приборы, сертифицированные в соответствии со стандартами FM и ATEX (UIP1000-Exd) и применяемые для ультразвуковой обработки легковоспламеняющихся химических веществ и веществ в опасных средах.

    Ультразвуковая кавитация изменяет реакции раскрытия цикла
Ультразвуковая обработка заменяет воздействие тепла, давления, света и электрической энергии, вызывающих начало химической реакции. Джеффри С. Мур и Чарльз Р. Хикенбот со своей группой на факультете химии в Университете Иллинойса (Урбана-Шампейн) использовали ультразвуковую энергию для запуска реакций раскрытия цикла и управления ими.
При ультразвуковой обработке продукты, полученные в результате химических реакций, отличаются от прогнозируемых согласно правилам орбитальной симметрии (Nature 2007, 446, 423).

Группа ученых связала механически восприимчивые 1,2-дизамещенные бензоциклобутеновые изомеры с двумя цепями полиэтиленгликоля, приложила ультразвуковую энергию и проанализировала основную массу раствора с помощью ядерно-магнитно-резонансной спектроскопии C13.
Спектральный анализ показал, что цис- и транс-изомеры дают одинаковый продукт реакции раскрытия цикла, который, согласно прогнозу, должен был дать транс-изомер. Тогда как тепловая энергия вызывает броуновское движение реагентов, механическая энергия ультразвука придает единое направление движению атомов. Таким образом, кавитационный эффект эффективно направляет энергию деформируя молекулу и изменяя потенциальную энергию поверхности.

Специальные цены на морозильники Arctiko