Методы активации химических процессов

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Химико-технологический факультет

РЕФЕРАТ

по курсу " Методы активации химических процессов "

на тему:

ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ В ИНТЕНСИФИКАЦИИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Выполнил: ст. гр. МАГ- V

Нагорный О.В.

Проверила: к.х.н. Глушанкова И.С.

Пермь, 2000

ВВЕДЕНИЕ

Для интенсификации технологических процессов применяют различные физические факторы воздействия, в частности акустические колебания. Изучением взаимодействия мощных акустических волн с веществом и возникающих при этом химических и физико-химических эффектов занимается звукохимия.

Изначально вопросы такого рода относились к одному из разделов акустики, однако со временем данный раздел настолько разросся, что стал самостоятельной областью науки, из которого в свою очередь, выделились молекулярная акустика и квантовая акустика.

Молекулярная акустика изучает взаимодействие слабых акустических волн с веществом, которое обычно не приводит к химическим реакциям в среде.

Взаимодействие звуковых квантов – фононов – друг с другом, с ядрами атомов и с электронами является объектом исследования квантовой акустики.

Акустические колебания с частотой выше 20 кГц условно принято называть ультразвуковыми, от 15 Гц до 20 кГц – звуковыми, а ниже 15 Гц – инфразвуковыми.

В молекулярной акустике используют гиперзвуковые колебания с частотой выше 1 гГц, однако, в звукохимии их не применяют.

Химическое действие акустических колебаний отличается большим разнообразием. Звуковые и ультразвуковые волны могут ускорять некоторые химические реакции за счет:

- эмульгирования некоторых жидких компонентов;

- диспергирования твердых компонентов реакции или катализаторов;

- дегазации, предотвращения осаждения или коагуляции продуктов реакции;

- интенсивного перемешивания и т.д.

Но действие ультразвука, например, на катализаторы нельзя сводить только к тривиальному диспергированию. При определенных условиях обнаруживается повышение активности катализаторов; природа этих эффектов пока недостаточно ясна.

Одной из основных задач звукохимии является исследование химических реакций, возникающих под действием акустических колебаний (звукохимических реакций), которые в отсутствии акустических волн не идут, или идут, но медленно. Поэтому главное внимание уделяется звукохимическим реакциям.

О РАЗВИТИИ ЗВУКОХИМИИ

Зарождение и развитие звукохимии было подготовлено обширными исследованиями по акустике и химической кинетике.

В 1927 году Ричардс и Лумис обнаружили, что под воздействием ультразвука в водном растворе выделяется молекулярный иод.

Это открытие стало отправной точкой для экспериментальных поисков новых звукохимических реакций.

В 1933 году Бойте показал, что при действии ультразвука на воду, в которой растворен азот, образуются азотистая кислота и аммиак.

Маргулисом, Сокольской и Эльпинером (1964 год) были осуществлены звукохимические реакции стереоизомеризации малеиновой кислоты и ее эфиров в фумаровую, которые идут по цепному механизму.

К настоящему времени опубликовано много работ по звукохимическим реакциям. Примеры звукохимических реакций показаны в таблице 1. В этой таблице также приведены величины энергетических выходов звукохимических реакций (число молекул продукта, образовавшихся при затрате 100 эВ химико-акустической энергии. Из таблицы видно, что в случае окислительно-восстановительных реакций энергетический выход составляет несколько молекул, а для цепных реакций достигает тысячи молекул.

Таблица 1

Звукохимические реакции

Исходные вещества	Выход реакции, число молекул/100 эВ; присутствующий газ	Основные продукты реакции
Окислительно-восстановительные реакции Н2 O 2.31; О2 Н2 О2 KNO3 +H2 O 0.03; Ar KNO2 CH3 COOH+H2 O 0.06; N2 H2 N-CH2 -COOH Реакции газов в кавитационной полости N2 +H2 O 1.33 H2 O2 0.3 HNO2 0.1 HNO3 Цепные реакции СH-COOH + Br2 + H2 O 2440; Ar HC-COOH çççç CH-COOH HOOCH Реакции с участием макромолекул Полистирол+стирол+С6 H6 Воздух Продукты полимеризации Детонация взрывчатых веществ NCl3 Воздух Продукты взрыва Реакции в неводных системах СН3 СН + ССl4 ArN2 , CH4 , H2 O2 CO, CO2 , H2 O

КЛАССИФИКАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ РЕАКЦИЙ

Необходимость классификации ультразвуковых колебаний очевидна. Известно два типа химического действия акустических колебаний. Отсюда выделяют два типа ультразвуковых реакций. К первому относятся реакции, которые ускоряются в ультразвуковом поле, но могут протекать и в его отсутст

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать