Sissejuhatus ultraheli vedelate käitlejate juurde

Sissejuhatus ultraheli vedelikuprotsessori põhimõttesse:

Kui ultraheli lained levivad vedelas keskkonnas, tekivad mehaaniliste, termiliste, optiliste, elektriliste ja keemiliste mõjude seeria mehaaniliste, kavitatsiooni- ja termiliste mõjude kaudu. Eriti suure võimsusega ultraheli lained tekitavad tugeva kavitatsiooni, mis moodustab kohapeal hetkelise kõrge temperatuuri, kõrge rõhu, vaakumi ja mikrojoa.

Füüsikaliste vahendite ja vahendina võib ultrahelitehnoloogia toota mitmeid tingimusi, mis on keemilistes reaktsioonides tavaliselt kasutatavas keskkonnas maksimaalsed. See energia ei saa mitte ainult stimuleerida ega edendada paljusid keemilisi reaktsioone, kiirendada keemilisi reaktsioone ja isegi muuta mõningaid keemilisi reaktsioone. Keemilise reaktsiooni suund tekitab ootamatuid mõjusid ja imesid. Üldiselt arvatakse, et ülaltoodud nähtuste esinemine on peamiselt tingitud ultraheli mehaanilisest toimest ja kavitatsioonist, mis on reaktsioonitingimuste ja keskkonna muutmise tulemus.

1. Sonokeemia on esilekerkiv interdistsiplinaarne teema, mis viitab peamiselt ultraheli lainete kasutamisele keemiliste reaktsioonide kiirendamiseks või uute reaktsioonikanalite käivitamiseks keemilise reaktsiooni saagikuse parandamiseks või uute keemiliste reaktsioonitoodete saamiseks. Sonokeemilise reaktsiooni peamine liikumapanev jõud tuleneb akustilisest kavitatsioonist, kõrgest temperatuurist (üle 5 000K), kõrgest rõhust (üle 2,03×108Pa), lööklainest või mikrojoast ja muudest füüsilistest tingimustest, mis kaasnevad kavitatsioonimulli implosiooniga.

2. Sonokeemia Sonokeemia rakendamisel on lai valik rakendusi, mida saab ligikaudu liigitada 9 kategooriasse.

Need on: biokeemia, analüütiline keemia, katalüütiline keemia, elektrokeemia, fotokeemia, keskkonnakeemia, mineraalide keemiline töötlemine, ekstraheerimine ja eraldamine, süntees ja lagunemine.

Ultraheli vedelikuprotsessori mehaaniline toime - ultraheli lainete sissetoomine keemilise reaktsiooni süsteemi, ultraheli lained võivad aineid vägivaldselt liikuda ja tekitada ühesuunalise jõu, et kiirendada ainete ülekandmist ja levikut, mis võib asendada mehaanilise segamise sobivas vahemikus. Mikroskoopilisest seisukohast on reagentide kokkupuute ja kokkupõrke tõenäosus oluliselt suurenenud, seega kiireneb oluliselt keemilise reaktsiooni kiirus.

Ultraheli vedelikuprotsessori kavitatsioon - Mõnel juhul on ultraheli efektide genereerimine seotud kavitatsiooni mehhanismiga. Akustiline kavitatsioon viitab väikeste õhumullide (õõnsuste) esinemisele vedelikus helilainete toimel. Rida dünaamilisi protsesse: võnkumine, laienemine, kokkutõmbumine ja isegi kokkuvarisemine. Kavitatsiooni korral muutub vedeliku kohalik seisund oluliselt, mille tulemuseks on äärmiselt kõrge temperatuur ja kõrge rõhk. Pakub uut ja väga erilist füüsikalis-keemilist keskkonda keemiliste reaktsioonide jaoks, mida on üldtingimustes raske või võimatu saavutada.

Ultraheli vedeliku käitleja katalüüsib keemilist reaktsiooni -

(1) Kõrge temperatuur ja kõrgsurvetingimused soodustavad reagentide lagunemist vabadeks radikaalideks ja kahevalentseks süsinikuks, moodustades aktiivsemad reaktiivsed liigid;

(2) Lööklainetel ja mikrojoadel on tahketel pindadel (nt katalüsaatoritel) desorptsiooni- ja puhastusefekt, mis võib eemaldada katalüsaatorite pinnal pinnareaktsiooni tooted või vaheained ja passivatsioonikihid;

(3) Lööklaine võib reagentide struktuuri kahjustada;

4) dispersiooni reagentsüsteem;

(5) Ultraheli kavitatsioon õõnestab metallpinda, lööklaine põhjustab metalli võre deformatsiooni ja sisemise tüve tsooni moodustumist, mis parandab metalli keemilist reaktsioonivõimet;

(6) soodustada lahusti tungimist sügavale tahkesse ainesse, mille tulemuseks on nn kaasamisreaktsioon;

(7) Parandada katalüsaatori hajumist.