Hielscher Ultrasonics: Mittels Sonokatalyse Reaktionen beschleunigen

(07.06.2010, Pharma-Zeitung.de) Ultraschall beeinflusst die Reaktivität der Katalysatoren während der Katalyse hinsichtlich eines verbesserten Massetransfers und Energieaufwands.

In zahlreiche chemische Herstellungsverfahren sind katalytische Prozesse eingebunden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu steigern. Der Einsatz von Ultraschall ist eine potentielle Möglichkeit, die chemische Katalyse zu beschleunigen. Bei der Beschallung von Flüssigkeiten variiert die Schallwellenlänge zwischen ca. 110 und 0,15mm bei Frequenzen von 18kHz und 10Mhz. Dabei liegt diese deutlich über der molekularen Dimension, woraus resultiert, dass es zwischen den Molekülen und dem Akkustikfeld zu keiner direkten Kopplung chemischer Art kommt.

Die Effekte des Beschallens werden großenteils durch die Ultraschallkavitation in Flüssigkeiten erzeugt. Daher ist für die ultraschallgestützte Katalyse mindestens ein Reagens in einer flüssigen Phase notwendig. Kavitationserosion erzeugt auf Partikeloberflächen unpassivierte, hoch reaktive Oberflächen. Kurzzeitig hohe Temperaturen und Drücke tragen zu einer molekularen Dekomposition und der Steigerung der Reaktivität zahlreicher chemischer Stoffe bei. Ultraschall kann auch zur Vorbereitung der Katalysatoren genutzt werden, z.B. um Aggregate feinskaliger Partikel herzustellen. Dabei können amorphe Katalysatorenpartikel mit einer äußerst spezifischen Oberfläche entstehen.

Mit den Hielscher Ultraschallprozessoren wird eine äußerst effiziente Technologie für das Dispergieren von Feststoffen und das feine Emulgieren von Flüssigkeiten bereit gestellt. Da dadurch die Partikel- bzw. Tropfengröße verringert wird, vergrößert sich gleichzeitig die Gesamtoberfläche der Phasengrenzschicht. In Korrelation zur Phasengrenzschicht wird auch die chemische Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Da mittels Ultraschall bei vielen Materialien eine sehr geringe Partikel- und Tropfengröße erreicht werden kann, deren Größe häufig deutlich unter 100 Nanometern liegt, zeigen sich auch dementsprechend signifikante Auswirkungen auf die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion. Wenn erreicht werden kann, dass die Dispersion bzw. Emulsion vorübergehend stabil wird, so ist das Beschallen meist nur in der Anfangsphase der chemischen Reaktion erforderlich. Mit einem Hielscher Ultraschall-Inline-Reaktor können während des anfänglichen Mischens der Reaktanten und des Katalysators sehr feine Partikel bzw. Tropfen in sehr kurzer Zeit und bei hohen Durchflussraten erreicht werden. Dieses Verfahren kann auch bei hochviskosen Materialien angewendet werden.

Hielscher Ultrasonics bietet innovative Hochleistungs-Ultraschallgeräte jeder Größenordnung an, so dass es keine Grenzen bezüglich der zu beschallenden Volumina gibt. Das Beschallen kann sowohl im Batch als auch im Inline-Verfahren durchgeführt werden. So liefert Hielscher auch Ultraschallreaktoren für die katalytische Umesterung bei der Biodieselproduktion. Dabei wird durch den Einsatz eines Hielscher Ultraschallreaktors die Prozessdauer des konventionellen Biodieselherstellungsprozesses im Batch, der zwischen 1 und 4 Stunden dauert, auf weniger als 30 Sekunden reduziert. Außerdem kann der Biodieselertrag auf 99% erhöht werden. Mittels Hielscher Ultraschallprozessoren lassen sich katalytische Reaktionen signifikant verbessern.


Über Hielscher Ultrasonics

Hielscher Ultrasonics ist Ihr Spitzenlieferant, wenn es um innovative Ultraschallgeräte geht. Wir bieten Ihnen Ultraschallsysteme vom Laborhomogenisator bis hin zum Reaktor im Industriemaßstab. Typische Anwendungsgebiete für unsere Geräte sind das Mischen, Homogenisieren und Desintegrieren ebenso wie sonochemische Prozesse.

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Tel.: +49 3328 437 420
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Email: info@hielscher.com
Web: www.hielscher.com




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