Ултразвучни сонохемијски реактор: Систем за хомогенизацију континуалног протока за хемијску обраду

Савремена хемијска и материјална обрада све више захтева брже реакције, бољи пренос масе, побољшану дисперзију и ефикаснију контролу процеса. Традиционално механичко мешање и конвенционални шаржни реактори можда неће обезбедити довољан пренос енергије за одређене захтевне примене.

Ултразвучни сонохемијски реактор комбинује ултразвучну кавитацију високог интензитета са контролисаном хемијском обрадом за интензивирање одабраних физичких и хемијских процеса.

За примене већег обима, сонохемијски систем континуалног протока може континуирано да циркулише процесни материјал кроз ултразвучну проточну ћелију, обезбеђујући контролисану зону ултразвучног третмана високог интензитета.

Ова технологија је погодна за апликације укључујући хемијску синтезу, екстракцију, емулзификацију, припрему наночестица, кристализацију, дисперзију и друге апликације за интензивирање процеса.

Шта је ултразвучни сонохемијски реактор?

Ултразвучни сонохемијски реактор је реакторски систем који користи ултразвучну енергију високе фреквенције за побољшање хемијских или физичких процеса који се одвијају у течном медијуму.

Основни принцип је акустична кавитација.

Када се ултразвук велике снаге уведе у течност, стварају се микроскопски мехурићи кавитације, расту и потом колабирају. Колапс ових мехурића ствара локализоване високоенергетске услове који могу значајно утицати на околну течност.

У зависности од процеса, ултразвучна кавитација може допринети:

· Побољшан пренос масе

· Побољшано мешање

· Деагломерација честица

· Побољшана пенетрација растварача

· Емулзификација

· Дисперзија

· Кристализација

· Побољшан контакт између реактаната

· Интензивирање процеса

За разлику од конвенционалне мешалице, ултразвучна енергија може да генерише интензивно микроскопско мешање и кавитацију директно унутар течности.

Шта је сонохемијски систем континуалног протока?

Сонохемијски систем континуалног протока је ултразвучни реактор дизајниран за континуирану или рециркулишућу обраду.

Уместо постављања ултразвучне сонде само унутар великог серијског резервоара, процесна течност се пумпа кроз посебно дизајнирану ултразвучну ћелију протока.

Типична конфигурација је:

Процесс Танк

↓

Цирцулатион Пумп

↓

Ултразвучни сонохемијски реактор / проточна ћелија

↓

Систем за хлађење или грејање

↓

Вратите се у Тенк

Материјал може проћи кроз ултразвучни реактор више пута док се не постигне тражени резултат обраде.

За континуирану производњу, систем се такође може конфигурисати тако да материјал непрекидно улази и излази из ултразвучног реактора.

Систем се обично састоји од неколико кључних компоненти:

1. Ултразвучни генератор

Ултразвучни генератор снабдева ултразвучни претварач контролисаном високофреквентном електричном енергијом.

Индустријски системи могу бити опремљени подесивом ултразвучном снагом и аутоматским праћењем фреквенције за одржавање стабилног рада.

2. Ултразвучни претварач

Претварач претвара електричну енергију у механичку ултразвучну вибрацију.

За индустријску обраду течности, обично се користе пиезоелектрични ултразвучни претварачи.

3. Титаниум Сонотроде

Сонотрода преноси ултразвучне вибрације у процесну течност.

Сонотроде од легуре титанијума се широко користе за захтевне индустријске примене због своје механичке чврстоће, отпорности на замор и погодности за ултразвучне вибрације.

4. Ултразвучна проточна ћелија

Проточна ћелија ствара дефинисану ултразвучну зону обраде.

Његова геометрија се може прилагодити према:

· Брзина протока

· Вискозитет течности

· Чврста концентрација

· Ултразвучна снага

· Број претварача

· Притисак обраде

· Потребно време боравка

5. Пумпа и циркулациони систем

Циркулациона пумпа контролише кретање материјала кроз ултразвучни реактор.

Избор пумпе треба да узме у обзир вискозитет, температуру, величину честица, концентрацију чврстих материја и потребну брзину протока.

6. Контрола температуре

Ултразвук високог интензитета може произвести топлоту.

За процесе осетљиве на температуру, измењивач топлоте, расхладни уређај или резервоар са омотачем се могу интегрисати у систем.

Зашто користити ултразвучну сонохемију?

Ултразвучна енергија може да обезбеди неколико ефеката интензивирања процеса које је тешко постићи само механичким мешањем.

Побољшани пренос масе

Акустична кавитација и акустично струјање могу побољшати контакт између различитих фаза.

Ово може имати користи од процеса који укључују:

· Екстракција чврсто-течно

· Реакције течност-течност

· Растварање

· Хетерогене реакције

· Системи катализатора

Побољшана дисперзија честица

Ултразвучна кавитација може помоћи у разбијању агломерата честица и побољшању дисперзије праха у течностима.

Потенцијалне апликације укључују:

· Наноматеријали

· Пигменти

· Керамичке суспензије

· Метални оксиди

· Угљенични материјали

Емулзификација

Ултразвук високог интензитета може смањити величину капљица и побољшати дисперзију течности које се не мешају.

Ово чини ултразвучне реакторе корисним за одређене:

· Козметичке формулације

· Фармацеутске формулације

· Формулације хране

· Хемијске емулзије

Стварна величина и стабилност капљица зависе од формулације и услова обраде.

Енханцед Ектрацтион

Ултразвучна кавитација може помоћи да се поремете биљке и биолошке структуре и побољша продирање растварача.

Потенцијалне примене укључују екстракцију из:

· Биље

· Печурке

· Алге

· Корени

· Семе

· Ботанички материјали