產(chǎn)品說明
連續(xù)流超聲波微反應(yīng)裝置
超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具,能夠在化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于的條件,這種能量不僅能夠激發(fā)或促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度,甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向,產(chǎn)生一些令人意想不到的效果和奇跡。這就是聲化學(xué)。聲化學(xué)可應(yīng)用于幾乎所有的化學(xué)反應(yīng),如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產(chǎn)、治理微生物、降解有毒有機(jī)污染物、生物降解處理、生物細(xì)胞粉碎、分散和凝聚,等等。
南京雪華大功率超聲創(chuàng)的連續(xù)流超聲波微反應(yīng)裝置 。不改變客戶現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程,通過簡單的安裝就可將你的普通設(shè)備升級為帶有超聲波的化工設(shè)備。超聲波功率大,投資少、安裝簡易、產(chǎn)量和效率得到明顯的提高。
超聲波技術(shù)還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn),那就是它沒有運(yùn)動(dòng)部件,沒有電磁輻射,安裝固定非常簡單,特別適合在高壓高溫、有毒、有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境應(yīng)用。
連續(xù)流超聲波微反應(yīng)裝置的另一個(gè)應(yīng)用是在污水處理和防垢除垢領(lǐng)域。眾多專家學(xué)者已經(jīng)做過大量的研究試驗(yàn),證明超聲波在管道和設(shè)備的防垢除垢方面卓有成效。功耗低,適應(yīng)面廣,安裝簡便,設(shè)備幾乎不用做任何改裝。
選型表:
型號 | XH-UM1000 | XH-UM2000 | XH-UM3000 | XH-UM5000 |
工作頻率 | 20KHz | 20KHz | 20KHz | 20KHz |
功率 | 1000W | 2000W | 3000W | 5000W |
處理量L/h | ≤50 | ≤80 | 200-100 | 300-160 |
適用于 | 實(shí)驗(yàn)室 | 生產(chǎn)線,可以多臺組合使用 | ||
反應(yīng)釜 | 15L,25L,50L, 不銹鋼 | |||
允許壓力 | ≥5 MPa | |||
允許溫度 | ≥350℃ |
其它頻率、功率和結(jié)構(gòu)有特殊要求可以定制。
三、大功率連續(xù)流超聲波聲聚能探頭式聲化學(xué)處理系統(tǒng)詳解:
基本構(gòu)成:
連續(xù)流超聲波微反應(yīng)裝置由超聲波振動(dòng)部件和超聲波專用驅(qū)動(dòng)電源和反應(yīng)釜三大部分構(gòu)成:超聲波振動(dòng)部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭(發(fā)射頭),用于產(chǎn)生超聲波振動(dòng),并將此振動(dòng)能量向液體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動(dòng),振幅一般在幾個(gè)微米。這樣的振幅功率密度不夠,是不能直接使用的。變幅桿按設(shè)計(jì)需要放大振幅,隔離反應(yīng)溶液和換能器,同時(shí)也起到固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的作用。工具頭與變幅桿相連,變幅桿將超聲波能量振動(dòng)傳遞給工具頭,再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到化學(xué)反應(yīng)液體中。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備的不同要求,超聲波處理器的結(jié)構(gòu)形式和尺寸可以作相應(yīng)的變動(dòng)。
超聲波專用驅(qū)動(dòng)電源(超聲波發(fā)生器)包括整流電路,振蕩電路,放大電路,反饋電路,跟蹤電路、保護(hù)電路,匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流,驅(qū)動(dòng)超聲波振動(dòng)部件工作。超聲波發(fā)生器的功率可調(diào),以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時(shí)序控制器,設(shè)定控制超聲波發(fā)振時(shí)間和間歇時(shí)間。
工作原理:
目前對超聲化學(xué)的研究已涉及到化學(xué)、材料學(xué)、環(huán)保等許多領(lǐng)域,包括在有機(jī)合成、治理難生物降解有毒有機(jī)污染物方面的應(yīng)用。超聲波具傳播方向性強(qiáng)、介質(zhì)振動(dòng)強(qiáng)度大、在液體中可產(chǎn)生空化現(xiàn)象等特點(diǎn)。超聲作用可以促使常規(guī)條件下不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生或者提高現(xiàn)有的反應(yīng)速度及反應(yīng)程度。但這些并不是聲波直接作用于反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)果,一般認(rèn)為上述現(xiàn)象的發(fā)生主要源于超聲的機(jī)械作用和空化作用,是它們改變了反應(yīng)的條件和環(huán)境的結(jié)果。
機(jī)械作用--將超聲波引入化學(xué)反應(yīng)體系,超聲波可使物質(zhì)作劇烈強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生單向力加速了物質(zhì)的傳遞、擴(kuò)散,可代替機(jī)械攪拌,能使物質(zhì)從表面剝離,從而使界面更新。
空化作用--在一些情況下,超聲效應(yīng)的產(chǎn)生則要與空化機(jī)制相聯(lián)系,聲空化是指在聲波作用下,存在于液體中的微小氣泡(空穴)所發(fā)生的一系列動(dòng)力學(xué)過程:振蕩、擴(kuò)大、收縮乃至崩潰。
上述這兩個(gè)作用是超聲能加速和通啟化學(xué)反應(yīng)的主要?jiǎng)右颉?
3、工作方式:
連續(xù)流超聲波微反應(yīng)裝置可以有兩種工作方式。一種方式是被處理液體在正常的容器流通和反應(yīng)中,超聲波發(fā)射頭插入該液體中,發(fā)射超聲波。被處理的液體在容器中流過,同時(shí)就被強(qiáng)烈的超聲波作用。反應(yīng)容器大小或溫度高低均可。一般而言,對同樣大小的容器,液體的流量越小,或在容器中停留的時(shí)間越長,超聲波作用的強(qiáng)度也越強(qiáng),當(dāng)然產(chǎn)量也越少。反之,控制超聲波作用時(shí)間越短,則超聲波作用強(qiáng)度就低,流量(即產(chǎn)量)就越高。這種方式也適用于防垢除垢應(yīng)用。
另一種處理方式是配用我公司專用的超聲波反應(yīng)釜,構(gòu)成一個(gè)完整的聲化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。被處理液體從反應(yīng)釜的一端流入,經(jīng)過超聲波的作用后,再從另一端流出。這種方式對原化學(xué)系統(tǒng)的改動(dòng)最小,效果。
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)條件、材料和目的的不同,一般作如下的配備:
1000W以下系統(tǒng):主要用于實(shí)驗(yàn)室和小型或中試系統(tǒng)
2000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量不超過800 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備
3000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量 200-1000 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備
5000W系統(tǒng):適用于產(chǎn)量 300-1600 L/h的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備
一般一套超聲波處理單元的功率不超過3000W。如果需要更大的功率,可以用多個(gè)單元組合。
四、主要技術(shù)指標(biāo):
可選頻率范圍:15KHz ~ 60 KHz。
常用頻率:20KHz
每單元標(biāo)稱功率:1000W、2000W、3000W、5000W,頻率越低,每單元功率越大;頻率越高,每單元的功率越小。也可以多單元組合使用。
工具頭(探頭)材料:不銹鋼,鈦合金,也可根據(jù)用戶特殊要求定制。
超聲波振動(dòng)部件典型尺寸: Φ160mm×800mm
超聲波振動(dòng)部件典型重量:12kg
驅(qū)動(dòng)電源:模擬式電源,數(shù)控式電源,頻率自動(dòng)跟蹤、過流過壓保護(hù)、功率大小可調(diào)。
驅(qū)動(dòng)電源典型尺寸:350×250×120mm
驅(qū)動(dòng)電源典型重量:18 kg
特別說明,超聲波聲化學(xué)應(yīng)用沒有統(tǒng)一的方式,應(yīng)用要求也是千差萬別,以上規(guī)格只是常用的一種。我們可以根據(jù)客戶的使用要求和實(shí)際狀況,提供超聲波應(yīng)用的方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置及關(guān)鍵部件生產(chǎn)的全套解決方案。
五、超聲波聲化學(xué)背景資料:
超聲在生物化學(xué)中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是用超聲來粉碎細(xì)胞壁,以釋放出其內(nèi)容物。隨后的研究表明,低強(qiáng)度超聲可以促進(jìn)生化反應(yīng)過程,如用超聲照射液體營養(yǎng)基可增加藻類細(xì)胞的生長速度,從而使這些細(xì)胞產(chǎn)生蛋白質(zhì)的量增加3倍。
超聲波聲場的能量密度與空化泡崩潰時(shí)的能量密度相比,能量密度被擴(kuò)大了萬億倍,引起能量的巨大集中;空化泡產(chǎn)生的高溫和高壓導(dǎo)致的聲化學(xué)現(xiàn)象和聲致發(fā)光,是聲化學(xué)中的能量和物質(zhì)交換形式。所以,超聲波對化學(xué)萃取、生物柴油生產(chǎn)、有機(jī)合成、治理微生物、降解有毒有機(jī)污染物、化學(xué)反應(yīng)速度和產(chǎn)率、催化劑的催化效率、生物降解處理,超聲波防垢除垢、生物細(xì)胞粉碎、分散和凝聚、和聲化學(xué)反應(yīng)具有越來越大的作用。
1.超聲強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)。
超聲強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)。主要?jiǎng)恿碜猿暱栈饔???栈莺说谋罎a(chǎn)生局部高溫、高壓和強(qiáng)烈的沖擊波及微射流,為在一般條件下難以實(shí)現(xiàn)或不可能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種新的非常特殊的物理化學(xué)環(huán)境。
2,超聲催化反應(yīng)。
超聲催化反應(yīng)作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域已引起業(yè)內(nèi)工作者越來越濃厚的興趣。超聲波對催化反應(yīng)的作用主要是:
(1)高溫高壓條件有利于反應(yīng)物裂解成自由基和二價(jià)碳,形成更為活潑的反應(yīng)物種;
(2)沖擊波和微射流對固體表面(如催化劑)有解吸和清洗作用,可清除表面反應(yīng)產(chǎn)物或中間物及催化劑表面鈍化層;
(3)沖擊波可能破壞反應(yīng)物結(jié)構(gòu)
(4)分散反應(yīng)物系;
(5)超聲空蝕金屬表面,沖擊波導(dǎo)致金屬晶格的變形和內(nèi)部應(yīng)變區(qū)的形成,提高金屬的化學(xué)反應(yīng)活性;
6)促使溶劑深入到固體內(nèi)部,產(chǎn)生所謂的夾雜反應(yīng);
(7)改善催化劑分散性。
在催化劑的制備中,常用到超聲波,超聲波的輻照可以增加催化劑的表面積使活性組分分散更均勻,催化活性增強(qiáng)。如美國Suslick等人發(fā)現(xiàn),用超聲處理鎳催化劑,可以實(shí)現(xiàn)烯烴的常溫常壓加氫,在超聲波作用下,用鎳催化劑的烯烴加氫反應(yīng)活性可增大倍以上,用 的超聲活化催化劑,在室溫下使戊烯-1異構(gòu)為戊烯-2反應(yīng)速度提高了10 倍。
已有大量的研究報(bào)道表明,超聲在化學(xué)合成方面有驚人的作用。在有機(jī)合成方面已成為常規(guī)合成技術(shù),如格林試劑的合成中,傳統(tǒng)工藝需使用嚴(yán)格干燥的且需加入少量碘作誘導(dǎo)劑,而在超聲照射下,只需普通試劑級而無需干燥。反應(yīng)的誘導(dǎo)期也大大縮短至幾秒;用鎳粉催化的烯烴加氫反應(yīng),在超聲照射下,反應(yīng)速度可以加快倍以上。
在超聲均相催化反應(yīng)中,研究較多的是金屬羰基化合物作為催化劑的烯烴異構(gòu)化反應(yīng)。 Suclick等詳細(xì)研究了超聲條件下以Fe(co)5為催化劑的1—戊烯異構(gòu)化生成2—戊烯的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)超聲條件下的的反應(yīng)速率比沒有超聲時(shí)增加了105倍。Suclik等分析認(rèn)為,超聲空化氣泡崩潰時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓以及周圍環(huán)境的快速冷卻有利于Fe(CO)5解離,形成更高活性物種Fe3(C0)12。
前蘇聯(lián)的Mai,tsev較早研究了超聲對多相催化過程的影響,發(fā)現(xiàn)超聲能使單程轉(zhuǎn)化率提高近1 0倍,其原因認(rèn)為是增加了催化劑 的分散度。近年來,Han等考察了低強(qiáng)度超聲(≤10W/cm2)作用下Reformatsky反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲30min后,反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到90%以上。更重要的是,不必再通過還原無水氯化鋅來制備具有高度活性的鋅粉, 也不必再使用三甲基硼酸鹽。Suslick等在聲強(qiáng)為50W/cm2條件下研究了此反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在25℃時(shí)該混合物超聲5min后,產(chǎn)率可達(dá)95%以上,同時(shí)發(fā)現(xiàn)助催劑在此對產(chǎn)率和反應(yīng)時(shí)間并無影響。Suslick等詳細(xì)研究了鎳粉作為催化劑的加氫反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲作用下其反應(yīng)活性提高了5個(gè)數(shù)量級。
、普通鎳粉對烯烴加氫反應(yīng)的催化活性很差, 一般在300h左右后反應(yīng)都難以進(jìn)行。但用超聲處理鎳粉后,反應(yīng)很快啟動(dòng),其反應(yīng)速隨超聲處理時(shí)間的延長而增加,后又逐漸減少。Ronmy和Price等研究了在相轉(zhuǎn)移堿催化中的烷基硝基苯自氧化反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在超聲作用下反應(yīng)速度大幅上升,反應(yīng)時(shí)間縮短2h,酸的選擇性顯著提高,產(chǎn)物中有大量硝基苯甲酸生成。
超聲波在催化劑的活化、再生和制備中也顯示出的優(yōu)勢。美國伊利諾斯大學(xué)研制成功一種超聲波洗滌浴,可用于除去鎳粉表面的氧化膜,使鎳催化劑活化。美國Exxon公司Henry報(bào)道,用超聲波可使加氫裂化使用的持久失活的鎳—鉬催化劑得以再生。最近,Suslick等在超聲作用下研究fe(Co)5和Co(C0)3的相互作用發(fā)現(xiàn):在強(qiáng)超聲作用下形成了納米級Fe-Co合金催化劑,其對環(huán)已烷的脫氫解具有很高的活性,詳細(xì)的機(jī)理正進(jìn)一步研究中。
超聲聚合物化學(xué)
超聲波正聚合物化學(xué)方面的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注。超聲處理可以降解大分子,尤其是處理高分子量聚合物的降解效果更顯著。纖維素、明膠、橡膠和蛋白質(zhì)等經(jīng)超聲處理后都可得到很好的降解效果。目前對超聲降解機(jī)理一般認(rèn)為超聲降解的原因是由于受到力的作用以及空化泡爆裂時(shí)的高壓影響,另外部分降解可能是來自熱的作用。一定條件下功率超聲也可引發(fā)聚合,強(qiáng)超聲輻照可引發(fā)與丙烯腈共聚制備嵌段共聚物、聚醋酸乙烯與聚環(huán)氧乙烷共聚形成接枝共聚物等。