План лекции:
Ультразвуковая активация химических процессов (сонохимия)
Микроволновая активацияФотохимическая активация
Ультразвук
1927 г. - Ричардс и Лумис: под воздействием ультразвука разложение иодида калия в водном растворе с выделением йода.
1933 г. – Бойте: образование аммиака и азотистой кислоты в воде, где растворен азот.
1964 г. - Маргулис, Сокольский и Эльпинер: цепная стереоизомеризация малеиновой кислоты в фумаровую.
Звуковые волны
Звук - упругие волны, распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания
Гц |
0 |
10 |
102 |
103 |
104 |
105 |
106 |
107 |
108 |
109 |
>1010 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- инфразвук, < 16 Гц - слышимый звук, 16 Гц – 20 кГц
- ультразвук, 20 кГц – 1 ГГц - гиперзвук, > 1 ГГц
Кавитация
Кавитация — (от лат. cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью.
Кавитация
Коллапс пузырьков может вызывать очень высокие локальные температуры (порядка 5000 оС) и давления (более 1000 атм)
Ультразвук не влияет на колебательные или вращательные состояния молекул.
Кавитация
В ПОЛОСТИ высокие температуры и давления
НА ГРАНИЦЕ менее экстремальные условия
плюс ударные волны
В ОБЪЕМЕ мощные поперечные (сдвигающие) силы
Генерирование радикалов под действием кавитации
Ультразвуковые
преобразователиМагнитострикционный преобразователь – основан на свойстве ферромагнитных материалов уменьшаться в размерах под действием магнитного поля.
частоты < 100 кГц, электрич. эффективность – 60%
Пьезоэлектрический преобразователь – основан на пьезоэлектрическом эффекте
частоты всего ультразвукового диапазона, электрич. эффективность – 95%
Методы введения ультразвука в
реактор
Помещение реактора в резервуар с облучаемой ультразвуком жидкостью
Методы введения ультразвука в
реакторПомещение источника ультразвука непосредственно в реакционную среду
Использование |
вибрирующими |
на ультразвуковых |
стенками |